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　　為了更好地滿足不同應用領域機器人的使用需求，和利時電機開發(fā)的伺服電動輪采用小型化、集成化設計結構，目前已在AGV、商用清潔服務機器人、電力巡檢機器人等細分市場上獲得了成功應用。

　　文/和利時電機

　　1 伺服電動輪進入AGV應用領域

　　“Quick Pick”解決方案是由上海快倉智能提出的優(yōu)化倉庫存儲能力的組合方案。該方案是由高空作業(yè)的“鴻鵠”料箱機器人和在貨架中快速穿梭的“青鸞”潛伏式機器人組成的“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”。

　　圖1 AGV工作場景

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

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

　　和利時電機為快倉“青鸞”量身定做的10530NE伺服電動輪，屬直驅低壓伺服輪轂電機，最大優(yōu)勢是省去了傳統(tǒng)電機必配的減速器，使機器人實現(xiàn)了低噪音，低故障率，低成本，結構簡單，車身小巧，大幅度地提升了設備空間利用率，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伺服電動輪

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

　　l 10530NE 伺服電動輪采用明亮色彩的特殊包膠材質，確保機器人在運行過程中避免打滑、磨損;

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

　　l 10530NE 使“青鸞”最大負載能力達80kg(不計小車自重)，并具有防水、過熱保護功能，使“青鸞”能適應更多應用場景。

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

　　3伺服電動輪專為小型商用清潔機器人量身打造

　　目前，國內商用清潔機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，體型相對較小的機器人則更受市場追捧。

　　“小型化”清潔機器人不僅需要具備全能清潔、運行安全、避障靈敏等技術性能，還要滿足小巧身材、隨心穿梭狹小區(qū)域的獨特本體設計，因此，在設計清潔機器人時，不僅需要考慮機械本體的尺寸質量，在保證功能實現(xiàn)的前提下，還應盡量減少系統(tǒng)硬件的成本，和便于日后功能擴展、軟硬件調試、及系統(tǒng)維護。

　　運動控制機構作為清潔機器人的重要組成部分，電機和驅動器的選型尤為重要。傳統(tǒng)的商用清潔機器人行進單元包括機械輪系+減速機+電機+驅動器+其它連接件，繁雜的機械單元使得機器人底盤本體較大，成本較高。

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

　　圖3 和利時低壓伺服電動輪7030系列、8030系列

　　相較于傳統(tǒng)的清潔機器人底盤方案，和利時電機公司伺服電動輪方案設計則非常簡單，只需伺服電動輪+伺服驅動器，大幅度提升了機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)濟型DS20230E低壓伺服驅動器。該驅動器采用最新的第三代DSP平臺，利用TMU、FPU、FDIV的強大性能，可對伺服電動輪的位置、速度和轉矩進行精確控制。在硬件上，驅動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，使得驅動器體積大幅度縮小，降低了成本。

　　圖4 DS20230E低壓伺服驅動器

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

　　圖5 小型商用清潔機器人運控系統(tǒng)架構圖

　　北京和利時電機公司通過產(chǎn)品結構創(chuàng)新和技術創(chuàng)新，直擊用戶痛點，解決了商用清潔機器人體型大、成本高的難點問題?；谒欧妱虞喯到y(tǒng)特有的性能優(yōu)勢，有助于客戶快速搭建機器人底盤，形成產(chǎn)品，并極具產(chǎn)品優(yōu)勢。

　　低壓伺服電動輪賦能電力巡檢機器人

　　行進傳動機構是巡檢機器人的重要組成部分，如何改進行進傳動機構，讓機器人更加安全有效的完成線上作業(yè)，是眾多機器人廠商亟待解決的痛點問題。

　　市場上的巡檢機器人的行進傳動結構主要有固定導軌式結構、車輪式結構、仿人類行進結構、履帶式結構，但各結構差異較為明顯，比如履帶式結構可以在山地、川地等復雜地形施展功能，它的障礙通過性強、行進平穩(wěn)，但技術難度較高，設計環(huán)節(jié)較為復雜，機動能力也有待增強。而車輪式結構以移動方便、定位準確、控制方便等優(yōu)點，現(xiàn)已成為變電站巡檢機器人的主流方式。

　　一般輪式巡檢機器人常見的有三輪、四輪兩種結構形式。三輪式機器人結構簡單，但穩(wěn)定性低，常在低速狀態(tài)下運行。四輪式機器人也有兩輪轉向兩輪驅動、四輪轉向四輪驅動等結構?？傮w來說，四輪式的結構復雜，但轉向靈活，且在高速運行情況下具有良好的穩(wěn)定性。

　　目前四輪式機器人大都采用兩輪轉向和兩輪驅動的方式，但兩輪轉向、兩輪驅動結構的最小轉彎半徑受到限制，且兩個驅動輪在轉彎時處于滑動狀態(tài)，降低了機器人的穩(wěn)定性，不能很好地在有限空間運動且能夠實現(xiàn)任意角度運動功能。

　　和利時電機公司自主研發(fā)的低壓伺服電動輪屬直驅低壓伺服輪轂電機，具備伺服電機高精度、高響應速度等優(yōu)良特性，三位一體的極簡化設計，直接替代原有電機+減速器+輪子的結構，大大提升了機器人底盤空間利用率，降低了機器人本體質量過大的缺陷。

　　圖6 伺服電動輪的組成

　　由于低壓伺服電動輪具備單個車輪獨立驅動的特性，因此無論是前驅、后驅還是四驅形式，它都可以比較輕松地實現(xiàn)。同時，低壓伺服電動輪可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉實現(xiàn)類似履帶式車輛的差動轉向，大大減小機器人的轉變半徑，甚至可以實現(xiàn)原地轉向。

　　圖7 低壓伺服電動輪的組成

　　圖8 客戶巡檢機器人在零下14度雪地工作運行照片(和利時電機伺服電動輪方案：10530系列+DS20240C)

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