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【鸣志】以技术创新成为移动机器人(AGV/AMR)应用首选

时间:2021-07-02 14:55:51来源:上海安浦鸣志自动化设备有限公司

导语:自1953年第一台AGV诞生以来,经过半个多世纪的发展,伴随着制造业不断升级革新,移动机器人(AGV/AMR)以其独有的技术优势在工业制造领域扮演越来越重要的角色。根据《2020-2021中国工业应用移动机器人(AGV/AMR)产业发展研究报告》显示2020年度,中国市场新增工业应用移动机器人41000台,较2019年增长22.75%,市场销售额达到76.8亿元,同比增长24.4%。

——鸣志AGV/AMR专用电机访谈

  自1953年第一台AGV诞生以来,经过半个多世纪的发展,伴随着制造业不断升级革新,移动机器人(AGV/AMR)以其独有的技术优势在工业制造领域扮演越来越重要的角色。根据《2020-2021中国工业应用移动机器人(AGV/AMR)产业发展研究报告》显示2020年度,中国市场新增工业应用移动机器人41000台,较2019年增长22.75%,市场销售额达到76.8亿元,同比增长24.4%。

  2012年亚马逊和Kiva的成功组合使AGV大规模集群化部署对物流整体效率的改善得到行业的普遍认可。从系统组成看由总控、车载控制器、车辆导航系统构成的控制体系作为系统的“大脑”发挥着统筹规划的作用。得益于激光雷达的兴起,现代AGV的导航已经从传统的磁条、二维码导航逐步升级为SLAM (simultaneous localization and mapping)导航,使车辆摆脱固定路径的约束,可以实现自动避障,实时更新地图,运行更灵活多变。而以锂电池和低压伺服电机为代表的动力模块和驱动模块为主的车辆驱动单元作为系统的“大腿”保障整个系统的高效执行。

电机

  在过去五年中,中国AGV产业已经从最初的严重依赖进口转变为拥有核心技术研发、多场景深度集成的高科技产业,中国市场也已经成为世界最大的AGV机器人使用市场之一。以鸣志(MOONS’)为代表的国内低压伺服电机厂商凭借独有的技术,多样化的产品以及完善的生产能力成为AGV/AMR驱动单元的首选品牌。鸣志是中国移动机器人(AGV)产业联盟核心成员,国际知名运动控制厂商,公司拥有电机制造和控制的核心技术,在移动机器人应用方面具有丰富的经验,和全球多家AGV/AMR设备制造厂商及物流行业最终用户有广泛而深入的技术合作,其电机及驱动产品受到海内外用户的一致认可。

  经过多年的市场调研及技术积累,鸣志认为从提升整体仓储效率考虑,AGV本体正在向紧凑型、小型化发展,传统的低压伺服产品如不进行彻底的技术革新将制约AGV厂商在技术层面的突破创新。2017年针对AGV/AMR行业的发展需求,开发了MDX系列集成式低压伺服电机产品线,开创了国内低压伺服电机一体化设计的先河。

电机

  一体化设计使电机和驱动器集成为一个整体,省去了传统电机和驱动器之间动力和信号反馈的线束。不但接线工作量下降50%,而且使车辆内部空间更充裕。MDX一经推出就受到了AGV厂家的热烈欢迎,不论是负责产品研发的设计人员还是负责现场安装调试的应用工程师无不拍手称赞鸣志MDX这种人性化设计。MDX使用便捷,支持多种工业通讯协议,除了传统的RS232/485协议,还支持CANopen, Modbus/TCP, Ethernet/IP等工业以太网通讯,使用数字信号取代了嘈杂的模拟信号,抗干扰性好,系统扩展性能更佳。2018,2019年MDX连续获得MM《现代制造》和中国传动网颁布的年度创新产品大奖。

  根据《中国电子商务发展报告2019-2020》指出,2019年中国电子商务交易总额34.81万亿元人民币,同比增长6.7%,快递/电商领域对AGV的需求依旧保持强劲。同年国内AGV/AMR市场规模达到61.75亿元,同比增长45.2%。同时由于资本的不断介入,在催生很多优秀企业的同时,亦导致了行业参差不齐、鱼龙混杂的局面。如何摆脱同质化竞争,保持行业健康发展呢?在挑战与机遇并存的情况下,叉车AGV行业稳步发展成为行业转型升级的原动力,不少传统叉车企业开始布局转型。截止2019年末业内已有超10家传统叉车企业进军叉车AGV市场。

  2019年3月鸣志集团对外宣称完成对瑞士Technosoft Motion公司的收购。Technosoft不仅是鸣志全球化“Smart Micro Motion”战略实施的重要组成部分,旗下高功率密度智能型伺服驱动产品线--iPOS更是以瑞士制造、精益求精的品质征服了无数海内外制造业用户。

电机

  iPOS智能型伺服驱动产品具有显著优势:

  1. 大功率,小体积——由于AGV不像固定安装的工厂流水线那样配备专用电控柜,即使如无人叉车这种AGV家族中的“大块头”亦需要对内部空间多层优化。因此大功率、小体积的驱动单元成为无人叉车的重要选择因素。iPOS系列产品可以提供最大连续100A,峰值120A的输出电流,额定功率达到8000W,峰值功率9600W。产品体积却只是常人的手掌大小,不到传统伺服驱动器的十分之一;

  2. All in One——内置强大的运动控制器和图形化可编程软件EasyMotion Studio。几乎任何一种运行模式都可以动态的切换到另外一种模式。这一特性特别适用于位置/速度的控制应用,其中目标参考由内部轨迹发生器使用位置/速度轨迹规划模式、位置/速度轮廓模式、电子齿轮、电子凸轮和停止模式提供。这使得车辆在复杂环境下的应变控制更为灵活简便;

  3. 运行平稳、减少延迟——iPOS系列支持EtherCAT,CANopen,Ethernet,TMLCAN等多种工业总线通讯协议,实现高响应、低延时的特性。支持PVT、S曲线、电子凸轮、3阶插补等运算功能,即使在车辆启停、加减速阶段也能减少抖动,保证车辆平稳运行。

  大多数AGV/AMR的驱动轮都是由独立的电机驱动,虽然这种设计在理论上使车辆的控制更灵活,但是实际运行中各驱动轮之间会产生细微的时间差,我们称之为同步误差。同步误差会使车辆在行驶中偏离规划好的路径,为了缓解这种客观存在的微小误差对车辆理想行驶路径的干扰,车载控制器需要实时采集各电机反馈数据进行纠偏。如何尽可能的减小同步误差,走出完美的理想路线,这是每一位技术工程师毕生的追求。

  2020年11月CeMAT(亚洲国际物流技术与运输系统展览会)展上鸣志隆重发布了MBDV型二合一低压伺服驱动产品。MBDV采用紧凑型设计,体积缩小36.8%,支持20-60V宽电压输入,兼容全信号A/B/Z & Hall型和通讯型两种编码器伺服电机,可以适配100W~750W低压伺服电机。MBDV是根据未来5年AGV/AMR发展需求而设计,相对于现有方案具有技术领先优势:

电机


传统驱动电气方案MBDV驱动电气方案(双编码器)
数据同步流程

l 两台电机编码器分别反馈各自数据到相应的驱动器上;

l 再由驱动器反馈给控制器;

l 控制器通过对比发送调整指令给到驱动器;

l 再传达给电机;

电机做出调整。

l 两台电机编码器反馈数据;

l MBDV实时同步校准发送调整指令给到电机;

电机做出调整。

数据安全校验电机第二编码器数据可进行校验。
车辆稳定性

启动阶段:两台驱动器分别发送指令不可避免的会出现同步误差,导致车辆启动瞬间出现偏移。

运行阶段:速度纠偏使驱动电机频繁处于加减速状态,不仅影响车辆运行状态还会额外增加电能损耗。

意外情况:无有效检测手段,需增加外部传感器检测,系统复杂,易造成事故。

启动阶段:采用单芯片双轴控制技术,从理论上消除了产生误差的可能性。

运行阶段:同步误差小,车辆运行更稳定,更节能。

意外情况:双编码器设计显著提升电机安全可控性,对于单侧电机出现的如失速,抱死的异常状况可自动调整另一侧电机进行对应的动作指令操作,最大可能保证车辆安全性。

  从对比中可以看出,MBDV相对传统方案做了系统级的优化,同步性能远远领先于目前市场上的通用型方案,使AGV/AMR少走“弯”路,车辆安全性和稳定性均达到了新高度,有效提升现场综合作业效率,提升国内AGV制造商的综合竞争力。

  鸣志作为国内控制电机领域领军企业,坚持以用户需求为中心,行业健康发展为前提,持续投入技术创新,以优良的产品品质实现我们和合作伙伴的共同价值。

标签: 电机驱动器鸣志

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