為了更好地滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器人的使用需求，和利時(shí)電機(jī)開發(fā)的伺服電動(dòng)輪采用小型化、集成化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，目前已在AGV、商用清潔服務(wù)機(jī)器人、電力巡檢機(jī)器人等細(xì)分市場上獲得了成功應(yīng)用。

　　文/和利時(shí)電機(jī)

　　1 伺服電動(dòng)輪進(jìn)入AGV應(yīng)用領(lǐng)域

　　“Quick Pick”解決方案是由上?？靷}智能提出的優(yōu)化倉庫存儲(chǔ)能力的組合方案。該方案是由高空作業(yè)的“鴻鵠”料箱機(jī)器人和在貨架中快速穿梭的“青鸞”潛伏式機(jī)器人組成的“大小工”AGV智能倉，不僅充分利用了貨架上層空間(存儲(chǔ)空間利用率相較傳統(tǒng)模式提高了60%以上)，還有效地解決了在“超高出入庫流量”的要求下“拆零揀選及海量SKU退貨”人工作業(yè)效率低的“痛點(diǎn)”。

　　圖1 AGV工作場景

　　“Quick Pick”解決方案機(jī)器人成本是市面上純料箱機(jī)器人方案的60%左右，由于遠(yuǎn)距離快速搬運(yùn)交給了“青鸞”，客戶整體需要料箱機(jī)器人的數(shù)量減少，而“青鸞”價(jià)格只有料箱機(jī)器人的百分之二十幾，因此，很大程度上降低了機(jī)器人購買成本。

　　和利時(shí)電機(jī)特制10530NE低壓伺服電動(dòng)輪搭載快倉智能的“青鸞”搬運(yùn)料箱，具備高速通行和工作占地面積小的特點(diǎn)，單件揀選分撥時(shí)間可從7秒縮短至最快5秒，空載速度可達(dá)2m/s，負(fù)載30Kg。

　　和利時(shí)電機(jī)為快倉“青鸞”量身定做的10530NE伺服電動(dòng)輪，屬直驅(qū)低壓伺服輪轂電機(jī)，最大優(yōu)勢是省去了傳統(tǒng)電機(jī)必配的減速器，使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了低噪音，低故障率，低成本，結(jié)構(gòu)簡單，車身小巧，大幅度地提升了設(shè)備空間利用率，使“青鸞”整車成本及生產(chǎn)組裝成本大大降低。

　　圖2 搭載快倉“青鸞”的10530NE伺服電動(dòng)輪

　　小巧靈活的低壓伺服電動(dòng)輪10530NE是輕載AGV降本增效的首選產(chǎn)品，它的特點(diǎn)包括：

　　l 10530NE 伺服電動(dòng)輪采用明亮色彩的特殊包膠材質(zhì)，確保機(jī)器人在運(yùn)行過程中避免打滑、磨損;

　　l 10530NE 的良好的低速性能(最低轉(zhuǎn)速1RPM)使“青鸞“高低速切換柔順、高效;

　　l 10530NE 使“青鸞”最大負(fù)載能力達(dá)80kg(不計(jì)小車自重)，并具有防水、過熱保護(hù)功能，使“青鸞”能適應(yīng)更多應(yīng)用場景。

　　和利時(shí)電機(jī)公司研制的10530NE低壓伺服電動(dòng)輪賦能快倉“青鸞”，也是輕載AGV的首選，開創(chuàng)了伺服電動(dòng)輪進(jìn)入AGV行業(yè)的先河。

　　3伺服電動(dòng)輪專為小型商用清潔機(jī)器人量身打造

　　目前，國內(nèi)商用清潔機(jī)器人體型大都比較大，對于1000m2以下商超門店、寫字樓等面積相對較小的場景來說，體型相對較小的機(jī)器人則更受市場追捧。

　　“小型化”清潔機(jī)器人不僅需要具備全能清潔、運(yùn)行安全、避障靈敏等技術(shù)性能，還要滿足小巧身材、隨心穿梭狹小區(qū)域的獨(dú)特本體設(shè)計(jì)，因此，在設(shè)計(jì)清潔機(jī)器人時(shí)，不僅需要考慮機(jī)械本體的尺寸質(zhì)量，在保證功能實(shí)現(xiàn)的前提下，還應(yīng)盡量減少系統(tǒng)硬件的成本，和便于日后功能擴(kuò)展、軟硬件調(diào)試、及系統(tǒng)維護(hù)。

　　運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)作為清潔機(jī)器人的重要組成部分，電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的選型尤為重要。傳統(tǒng)的商用清潔機(jī)器人行進(jìn)單元包括機(jī)械輪系+減速機(jī)+電機(jī)+驅(qū)動(dòng)器+其它連接件，繁雜的機(jī)械單元使得機(jī)器人底盤本體較大，成本較高。

　　為了解決以上問題，北京和利時(shí)電機(jī)公司專為小型清潔機(jī)器人量身打造了7030系列、8030系列低壓伺服電動(dòng)輪。電機(jī)及外輪一體化設(shè)計(jì)的7030系列/8030系列伺服電動(dòng)輪是低壓伺服電機(jī)的完美變形，具有伺服電機(jī)高精度、高響應(yīng)速度等優(yōu)良特性，不需要減速箱，安裝極其方便。

　　圖3 和利時(shí)低壓伺服電動(dòng)輪7030系列、8030系列

　　相較于傳統(tǒng)的清潔機(jī)器人底盤方案，和利時(shí)電機(jī)公司伺服電動(dòng)輪方案設(shè)計(jì)則非常簡單，只需伺服電動(dòng)輪+伺服驅(qū)動(dòng)器，大幅度提升了機(jī)器人底盤的空間利用率并降低了成本。

　　與7030系列/8030系列相配套使用的，是小體積、經(jīng)濟(jì)型DS20230E低壓伺服驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器采用最新的第三代DSP平臺(tái)，利用TMU、FPU、FDIV的強(qiáng)大性能，可對伺服電動(dòng)輪的位置、速度和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制。在硬件上，驅(qū)動(dòng)器采用了小體積功率器件，精簡了輸入輸出端口，并將控制板、功率板兩層PCB板整合為一層，使得驅(qū)動(dòng)器體積大幅度縮小，降低了成本。

　　圖4 DS20230E低壓伺服驅(qū)動(dòng)器

　　搭配7030/8030系列伺服電動(dòng)輪系統(tǒng)的清潔機(jī)器人，體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，不僅能實(shí)現(xiàn)無半徑轉(zhuǎn)向、跨越障礙、輕松穿梭狹小區(qū)域，還可以實(shí)現(xiàn)在大理石、瓷磚、PVC地面、水磨石、人造石等材質(zhì)地面清潔作業(yè)無印痕、不打滑、靜音等特有的功能。

　　圖5 小型商用清潔機(jī)器人運(yùn)控系統(tǒng)架構(gòu)圖

　　北京和利時(shí)電機(jī)公司通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新，直擊用戶痛點(diǎn)，解決了商用清潔機(jī)器人體型大、成本高的難點(diǎn)問題?；谒欧妱?dòng)輪系統(tǒng)特有的性能優(yōu)勢，有助于客戶快速搭建機(jī)器人底盤，形成產(chǎn)品，并極具產(chǎn)品優(yōu)勢。

　　低壓伺服電動(dòng)輪賦能電力巡檢機(jī)器人

　　行進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是巡檢機(jī)器人的重要組成部分，如何改進(jìn)行進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，讓機(jī)器人更加安全有效的完成線上作業(yè)，是眾多機(jī)器人廠商亟待解決的痛點(diǎn)問題。

　　市場上的巡檢機(jī)器人的行進(jìn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)主要有固定導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)、車輪式結(jié)構(gòu)、仿人類行進(jìn)結(jié)構(gòu)、履帶式結(jié)構(gòu)，但各結(jié)構(gòu)差異較為明顯，比如履帶式結(jié)構(gòu)可以在山地、川地等復(fù)雜地形施展功能，它的障礙通過性強(qiáng)、行進(jìn)平穩(wěn)，但技術(shù)難度較高，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，機(jī)動(dòng)能力也有待增強(qiáng)。而車輪式結(jié)構(gòu)以移動(dòng)方便、定位準(zhǔn)確、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為變電站巡檢機(jī)器人的主流方式。

　　一般輪式巡檢機(jī)器人常見的有三輪、四輪兩種結(jié)構(gòu)形式。三輪式機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，但穩(wěn)定性低，常在低速狀態(tài)下運(yùn)行。四輪式機(jī)器人也有兩輪轉(zhuǎn)向兩輪驅(qū)動(dòng)、四輪轉(zhuǎn)向四輪驅(qū)動(dòng)等結(jié)構(gòu)。總體來說，四輪式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但轉(zhuǎn)向靈活，且在高速運(yùn)行情況下具有良好的穩(wěn)定性。

　　目前四輪式機(jī)器人大都采用兩輪轉(zhuǎn)向和兩輪驅(qū)動(dòng)的方式，但兩輪轉(zhuǎn)向、兩輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的最小轉(zhuǎn)彎半徑受到限制，且兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)處于滑動(dòng)狀態(tài)，降低了機(jī)器人的穩(wěn)定性，不能很好地在有限空間運(yùn)動(dòng)且能夠?qū)崿F(xiàn)任意角度運(yùn)動(dòng)功能。

　　和利時(shí)電機(jī)公司自主研發(fā)的低壓伺服電動(dòng)輪屬直驅(qū)低壓伺服輪轂電機(jī)，具備伺服電機(jī)高精度、高響應(yīng)速度等優(yōu)良特性，三位一體的極簡化設(shè)計(jì)，直接替代原有電機(jī)+減速器+輪子的結(jié)構(gòu)，大大提升了機(jī)器人底盤空間利用率，降低了機(jī)器人本體質(zhì)量過大的缺陷。

　　圖6 伺服電動(dòng)輪的組成

　　由于低壓伺服電動(dòng)輪具備單個(gè)車輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的特性，因此無論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，它都可以比較輕松地實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，低壓伺服電動(dòng)輪可以通過左右車輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)類似履帶式車輛的差動(dòng)轉(zhuǎn)向，大大減小機(jī)器人的轉(zhuǎn)變半徑，甚至可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。

　　圖7 低壓伺服電動(dòng)輪的組成

　　圖8 客戶巡檢機(jī)器人在零下14度雪地工作運(yùn)行照片(和利時(shí)電機(jī)伺服電動(dòng)輪方案：10530系列+DS20240C)

　　目前，和利時(shí)電機(jī)公司自主研發(fā)的低壓伺服電動(dòng)輪已廣泛、成熟的應(yīng)用在巡檢機(jī)器人、清潔機(jī)器人、消毒機(jī)器人、酒店機(jī)器人、送餐機(jī)器人、AGV等對機(jī)器人底盤空間要求較高的場合。