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【鳴志】以技術創新成為移動機器人(AGV/AMR)應用首選

時間:2021-07-02

來源:上海安浦鳴志自動化設備有限公司

導語:自1953年第一臺AGV誕生以來,經過半個多世紀的發展,伴隨著制造業不斷升級革新,移動機器人(AGV/AMR)以其獨有的技術優勢在工業制造領域扮演越來越重要的角色。根據《2020-2021中國工業應用移動機器人(AGV/AMR)產業發展研究報告》顯示2020年度,中國市場新增工業應用移動機器人41000臺,較2019年增長22.75%,市場銷售額達到76.8億元,同比增長24.4%。

——鳴志AGV/AMR專用電機訪談

  自1953年第一臺AGV誕生以來,經過半個多世紀的發展,伴隨著制造業不斷升級革新,移動機器人(AGV/AMR)以其獨有的技術優勢在工業制造領域扮演越來越重要的角色。根據《2020-2021中國工業應用移動機器人(AGV/AMR)產業發展研究報告》顯示2020年度,中國市場新增工業應用移動機器人41000臺,較2019年增長22.75%,市場銷售額達到76.8億元,同比增長24.4%。

  2012年亞馬遜和Kiva的成功組合使AGV大規模集群化部署對物流整體效率的改善得到行業的普遍認可。從系統組成看由總控、車載控制器、車輛導航系統構成的控制體系作為系統的“大腦”發揮著統籌規劃的作用。得益于激光雷達的興起,現代AGV的導航已經從傳統的磁條、二維碼導航逐步升級為SLAM (simultaneous localization and mapping)導航,使車輛擺脫固定路徑的約束,可以實現自動避障,實時更新地圖,運行更靈活多變。而以鋰電池和低壓伺服電機為代表的動力模塊和驅動模塊為主的車輛驅動單元作為系統的“大腿”保障整個系統的高效執行。

電機

  在過去五年中,中國AGV產業已經從最初的嚴重依賴進口轉變為擁有核心技術研發、多場景深度集成的高科技產業,中國市場也已經成為世界最大的AGV機器人使用市場之一。以鳴志(MOONS’)為代表的國內低壓伺服電機廠商憑借獨有的技術,多樣化的產品以及完善的生產能力成為AGV/AMR驅動單元的首選品牌。鳴志是中國移動機器人(AGV)產業聯盟核心成員,國際知名運動控制廠商,公司擁有電機制造和控制的核心技術,在移動機器人應用方面具有豐富的經驗,和全球多家AGV/AMR設備制造廠商及物流行業最終用戶有廣泛而深入的技術合作,其電機及驅動產品受到海內外用戶的一致認可。

  經過多年的市場調研及技術積累,鳴志認為從提升整體倉儲效率考慮,AGV本體正在向緊湊型、小型化發展,傳統的低壓伺服產品如不進行徹底的技術革新將制約AGV廠商在技術層面的突破創新。2017年針對AGV/AMR行業的發展需求,開發了MDX系列集成式低壓伺服電機產品線,開創了國內低壓伺服電機一體化設計的先河。

電機

  一體化設計使電機和驅動器集成為一個整體,省去了傳統電機和驅動器之間動力和信號反饋的線束。不但接線工作量下降50%,而且使車輛內部空間更充裕。MDX一經推出就受到了AGV廠家的熱烈歡迎,不論是負責產品研發的設計人員還是負責現場安裝調試的應用工程師無不拍手稱贊鳴志MDX這種人性化設計。MDX使用便捷,支持多種工業通訊協議,除了傳統的RS232/485協議,還支持CANopen, Modbus/TCP, Ethernet/IP等工業以太網通訊,使用數字信號取代了嘈雜的模擬信號,抗干擾性好,系統擴展性能更佳。2018,2019年MDX連續獲得MM《現代制造》和中國傳動網頒布的年度創新產品大獎。

  根據《中國電子商務發展報告2019-2020》指出,2019年中國電子商務交易總額34.81萬億元人民幣,同比增長6.7%,快遞/電商領域對AGV的需求依舊保持強勁。同年國內AGV/AMR市場規模達到61.75億元,同比增長45.2%。同時由于資本的不斷介入,在催生很多優秀企業的同時,亦導致了行業參差不齊、魚龍混雜的局面。如何擺脫同質化競爭,保持行業健康發展呢?在挑戰與機遇并存的情況下,叉車AGV行業穩步發展成為行業轉型升級的原動力,不少傳統叉車企業開始布局轉型。截止2019年末業內已有超10家傳統叉車企業進軍叉車AGV市場。

  2019年3月鳴志集團對外宣稱完成對瑞士Technosoft Motion公司的收購。Technosoft不僅是鳴志全球化“Smart Micro Motion”戰略實施的重要組成部分,旗下高功率密度智能型伺服驅動產品線--iPOS更是以瑞士制造、精益求精的品質征服了無數海內外制造業用戶。

電機

  iPOS智能型伺服驅動產品具有顯著優勢:

  1. 大功率,小體積——由于AGV不像固定安裝的工廠流水線那樣配備專用電控柜,即使如無人叉車這種AGV家族中的“大塊頭”亦需要對內部空間多層優化。因此大功率、小體積的驅動單元成為無人叉車的重要選擇因素。iPOS系列產品可以提供最大連續100A,峰值120A的輸出電流,額定功率達到8000W,峰值功率9600W。產品體積卻只是常人的手掌大小,不到傳統伺服驅動器的十分之一;

  2. All in One——內置強大的運動控制器和圖形化可編程軟件EasyMotion Studio。幾乎任何一種運行模式都可以動態的切換到另外一種模式。這一特性特別適用于位置/速度的控制應用,其中目標參考由內部軌跡發生器使用位置/速度軌跡規劃模式、位置/速度輪廓模式、電子齒輪、電子凸輪和停止模式提供。這使得車輛在復雜環境下的應變控制更為靈活簡便;

  3. 運行平穩、減少延遲——iPOS系列支持EtherCAT,CANopen,Ethernet,TMLCAN等多種工業總線通訊協議,實現高響應、低延時的特性。支持PVT、S曲線、電子凸輪、3階插補等運算功能,即使在車輛啟停、加減速階段也能減少抖動,保證車輛平穩運行。

  大多數AGV/AMR的驅動輪都是由獨立的電機驅動,雖然這種設計在理論上使車輛的控制更靈活,但是實際運行中各驅動輪之間會產生細微的時間差,我們稱之為同步誤差。同步誤差會使車輛在行駛中偏離規劃好的路徑,為了緩解這種客觀存在的微小誤差對車輛理想行駛路徑的干擾,車載控制器需要實時采集各電機反饋數據進行糾偏。如何盡可能的減小同步誤差,走出完美的理想路線,這是每一位技術工程師畢生的追求。

  2020年11月CeMAT(亞洲國際物流技術與運輸系統展覽會)展上鳴志隆重發布了MBDV型二合一低壓伺服驅動產品。MBDV采用緊湊型設計,體積縮小36.8%,支持20-60V寬電壓輸入,兼容全信號A/B/Z & Hall型和通訊型兩種編碼器伺服電機,可以適配100W~750W低壓伺服電機。MBDV是根據未來5年AGV/AMR發展需求而設計,相對于現有方案具有技術領先優勢:

電機


傳統驅動電氣方案MBDV驅動電氣方案(雙編碼器)
數據同步流程

l 兩臺電機編碼器分別反饋各自數據到相應的驅動器上;

l 再由驅動器反饋給控制器;

l 控制器通過對比發送調整指令給到驅動器;

l 再傳達給電機;

電機做出調整。

l 兩臺電機編碼器反饋數據;

l MBDV實時同步校準發送調整指令給到電機;

電機做出調整。

數據安全校驗電機第二編碼器數據可進行校驗。
車輛穩定性

啟動階段:兩臺驅動器分別發送指令不可避免的會出現同步誤差,導致車輛啟動瞬間出現偏移。

運行階段:速度糾偏使驅動電機頻繁處于加減速狀態,不僅影響車輛運行狀態還會額外增加電能損耗。

意外情況:無有效檢測手段,需增加外部傳感器檢測,系統復雜,易造成事故。

啟動階段:采用單芯片雙軸控制技術,從理論上消除了產生誤差的可能性。

運行階段:同步誤差小,車輛運行更穩定,更節能。

意外情況:雙編碼器設計顯著提升電機安全可控性,對于單側電機出現的如失速,抱死的異常狀況可自動調整另一側電機進行對應的動作指令操作,最大可能保證車輛安全性。

  從對比中可以看出,MBDV相對傳統方案做了系統級的優化,同步性能遠遠領先于目前市場上的通用型方案,使AGV/AMR少走“彎”路,車輛安全性和穩定性均達到了新高度,有效提升現場綜合作業效率,提升國內AGV制造商的綜合競爭力。

  鳴志作為國內控制電機領域領軍企業,堅持以用戶需求為中心,行業健康發展為前提,持續投入技術創新,以優良的產品品質實現我們和合作伙伴的共同價值。

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