在工業(yè)4.0時(shí)代發(fā)展和開(kāi)年疫情沖擊下，智能制造機(jī)器人再次成為行業(yè)焦點(diǎn)。其中，AGV叉車(chē)機(jī)器人采用先進(jìn)視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)，基于環(huán)境自然特征建圖、導(dǎo)航和規(guī)劃路徑，無(wú)需鋪設(shè)軌道和地標(biāo)，無(wú)需改造客戶作業(yè)場(chǎng)景，即使在動(dòng)態(tài)環(huán)境中也有很高的魯棒性，部署成本低且見(jiàn)效快?？梢跃珳?zhǔn)定位并叉取貨物，實(shí)現(xiàn)機(jī)臺(tái)到機(jī)臺(tái)、機(jī)臺(tái)到地面、地面到地面、以及疊放托盤(pán)等多種模式；可不間斷工作，運(yùn)行靈活，以及多重叉車(chē)安全保障，保證現(xiàn)場(chǎng)人員設(shè)備安全；在此背景下，本文針對(duì)AGV叉車(chē)機(jī)器人系統(tǒng)，提出系統(tǒng)的電源應(yīng)用方案，致力于簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并提高系統(tǒng)的可靠性。

引言

全球正向工業(yè)4.0時(shí)代發(fā)展，我國(guó)工信部此前就推出「中國(guó)制造2025」行動(dòng)戰(zhàn)略大力推進(jìn)制造業(yè)智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)從「制造」到「智造」、再到「創(chuàng)造」的轉(zhuǎn)變。此外，在開(kāi)年疫情沖擊的環(huán)境下，制造企業(yè)必須使其制造系統(tǒng)具有彈性、賦能柔性生產(chǎn)。在這些背景下，助推中國(guó)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，自疫情戰(zhàn)役打響之時(shí)，AGV機(jī)器人成為聚焦點(diǎn)。

AGV是Automated Guided Vehicle的縮寫(xiě)，意即「自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)」。AGV裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能。

磁導(dǎo)引AGV

在人工成本越來(lái)越貴的今天，減少、節(jié)約人工成本便成為當(dāng)下的必然趨勢(shì)。在這樣的趨勢(shì)下，很多廠家也不再使用傳統(tǒng)叉車(chē)，而是用AGV小車(chē)來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化搬運(yùn)工作，以此達(dá)到節(jié)約企業(yè)人工成本,降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度以及提高生產(chǎn)效率的目的。AGV叉車(chē)機(jī)器人便是未來(lái)的趨勢(shì)。

AGV叉車(chē)機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)及組件要求

AGV叉車(chē)機(jī)器人由調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及任務(wù)指派，通過(guò)特殊地標(biāo)導(dǎo)航自動(dòng)將物品運(yùn)輸至指定地點(diǎn)，最常見(jiàn)的引導(dǎo)方式為磁條引導(dǎo)，激光引導(dǎo)，RFID引導(dǎo)等。以激光導(dǎo)航為例，在AGV行駛路徑的周?chē)惭b位置精確的激光反射板，AGV通過(guò)發(fā)射激光束，同時(shí)采集由反射板反射的激光束，來(lái)確定其當(dāng)前的位置和方向，并通過(guò)連續(xù)的三角幾何運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)AGV的導(dǎo)航。AGV叉車(chē)機(jī)器人主要由導(dǎo)航系統(tǒng)、車(chē)載控制、驅(qū)動(dòng)總成、能量系統(tǒng)以及安全系統(tǒng)組成。如下圖1為比較典型的AGV叉車(chē)機(jī)器人，其形狀相似于傳統(tǒng)的叉車(chē)，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)作業(yè)及手動(dòng)操作模式的切換。

圖1  AGV叉車(chē)機(jī)器人及其系統(tǒng)架構(gòu)

叉車(chē)機(jī)器人通過(guò)電池供電，依靠電機(jī)帶動(dòng)叉車(chē)行駛，而電機(jī)一般直接用蓄電池/鋰電池供電，大部分模塊供電沒(méi)有嚴(yán)格的隔離要求，同時(shí)為了避免電池電壓波動(dòng)的影響，一般需要一個(gè)非隔離的大功率電源進(jìn)行穩(wěn)壓。另外，考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生干擾，所以對(duì)系統(tǒng)后端關(guān)鍵控制板卡類(lèi)的供電，比如導(dǎo)航、安全等系統(tǒng)，一般需要采用隔離的方案，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

AGV叉車(chē)機(jī)器人電源解決方案

圖 2  叉車(chē)機(jī)器人控制系統(tǒng)電源解決方案框圖

AGV叉車(chē)機(jī)器人電源方案如圖2所示，前端采用48V蓄電池組供電（不同規(guī)格叉車(chē)供電電池電壓會(huì)略有差異），蓄電池電壓經(jīng)過(guò)升壓/逆變電路轉(zhuǎn)成交流電給驅(qū)動(dòng)及升降電機(jī)供電；然后通過(guò)非隔離電源KUB4824QB-10A實(shí)現(xiàn)24V電壓穩(wěn)壓，給風(fēng)扇、聲光報(bào)警以及人機(jī)交互界面、激光發(fā)射機(jī)等設(shè)備供電。24V再經(jīng)過(guò)隔離電源URB2424LD-20WR3給到電機(jī)控制部分以及給MCU部分提供隔離供電，該電源具有1500VDC隔離電壓，可以隔離電機(jī)及逆變電路產(chǎn)生的干擾，避免傳到后端控制部分，保證系統(tǒng)的可靠性。

控制（MCU）部分通過(guò)K7805-1000R3轉(zhuǎn)成5V供電，該模塊具有小體積、高效率、低溫升等特點(diǎn)，特別適合機(jī)器人中的應(yīng)用。機(jī)器人中一般采用CAN通訊方式，金升陽(yáng)提供的B0505XT-1WR3隔離電源可保證通訊的可靠性，當(dāng)然此處也可以直接選用金升陽(yáng)的集隔離電源、通信芯片、隔離芯片及簡(jiǎn)單EMC防護(hù)器件于一體的超小體積通信接口模塊TD501MCAN。

金升陽(yáng)系列模塊電源的簡(jiǎn)介

AGV機(jī)器人等智能設(shè)備將逐漸替代人工，用于一些重復(fù)性和無(wú)增加價(jià)值的搬運(yùn)等工作，逐步規(guī)?；?、普及化，是未來(lái)人工智能需求的合理化發(fā)展趨勢(shì)。

金升陽(yáng)積極參與助力機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展，結(jié)合自身技術(shù)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)和自主創(chuàng)新能力，針對(duì)AGV機(jī)器人系統(tǒng)提供一整套電源解決方案，簡(jiǎn)化AGV機(jī)器人系統(tǒng)的電路方案，降低了設(shè)計(jì)和維護(hù)成本，綜合提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。