1. 行業(yè)背景及挑戰(zhàn)：
清潔行業(yè)，尤其是室內(nèi)清潔，需要大量人工做重復(fù)性的勞動，然而越來越多的城市物業(yè)，面臨著招工難、成本高的問題。隨著人工智能的發(fā)展，智能化無人清潔機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。由于是無人化全智能運(yùn)行，清潔機(jī)器人對行進(jìn)輪電機(jī)的要求大幅提高，傳統(tǒng)的有刷電機(jī)、簡易無刷電機(jī)無法滿足智能化設(shè)備的要求。例如，機(jī)器人要求電機(jī)低速特性好，從而能夠順利完成充電對樁或建立地圖；要求電機(jī)體積小、輸出力矩大；要求電機(jī)在有水的情況下，也能正常工作；要求電機(jī)噪音低，以符合室內(nèi)環(huán)境的要求；要求電機(jī)安全性高，能夠快速制動，以幫助機(jī)器人不發(fā)生撞人、撞墻等事故，讓機(jī)器與人和諧相處。
2. 解決方案：
面向清潔機(jī)器人行業(yè)，和利時電機(jī)特地推出了行業(yè)專用的伺服輪轂電機(jī)系統(tǒng)，以滿足客戶對行進(jìn)輪的各種嚴(yán)苛要求。以下為我們的清潔機(jī)器人行走電機(jī)解決方案：
- 產(chǎn)品組合：
伺服輪轂電機(jī) 10050LA2350F30
伺服驅(qū)動器 DS20270C
- 解決方案的系統(tǒng)框圖：
- 產(chǎn)品組合的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：
伺服輪轂電機(jī) 10050LA2350F30
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電機(jī)外徑 |
140mm |
安裝方式 |
單邊安裝 |
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電源電壓（V） |
DC 48 |
額定輸出功率（W） |
300 |
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額定轉(zhuǎn)矩（Nm) |
15 |
瞬間最大轉(zhuǎn)矩（Nm) |
23 |
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額定電流（A） |
18 |
瞬間最大電流（A） |
27 |
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額定轉(zhuǎn)速（rpm） |
200 |
最高轉(zhuǎn)速（rpm） |
400 |
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編碼器形式 |
光電 |
編碼器線數(shù) |
1400 |
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電機(jī)防護(hù)性能 |
防濺水 |
伺服驅(qū)動器 DS20270C
行業(yè)應(yīng)用實(shí)景圖
3. 技術(shù)優(yōu)勢
面向清潔機(jī)器人行業(yè)對電機(jī)的高要求，我們的伺服輪轂電機(jī)解決方案，具有突出的技術(shù)優(yōu)勢，能夠完全適用于該行業(yè)。我們的技術(shù)優(yōu)勢如下：
1) 載重能力強(qiáng)，可支持機(jī)器人總重高達(dá)200kg。
2) 低速特性突出、穩(wěn)定性好，轉(zhuǎn)速低至1rpm仍能平穩(wěn)運(yùn)行。
3) 電機(jī)防濺水，可在有水的環(huán)境工作。
4) 靜音性能優(yōu)異，與傳統(tǒng)有刷或無刷電機(jī)+減速機(jī)方案相比，噪聲低很多，靜音效果好。
5) 節(jié)能省電，典型的外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)系統(tǒng)，電流-力矩效率高，節(jié)約能耗。
6) 體積小，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝。
7) 加減速能力強(qiáng)，瞬間200%過載能力，可快速制動。
8) 驅(qū)動器和電機(jī)帶有溫度檢測功能，上位機(jī)可實(shí)時監(jiān)測電機(jī)內(nèi)部溫度，提高系統(tǒng)可靠性。
9) 標(biāo)準(zhǔn)和完整的CANopen協(xié)議，可靠完善的CAN總線數(shù)據(jù)包接受和處理機(jī)制，保證數(shù)據(jù)包完整，不丟包。驅(qū)動器內(nèi)置終端電阻，可通過撥碼開關(guān)選用。
10) 驅(qū)動器具備兩輪差速算法，可在建立機(jī)械模型后，給定機(jī)器人的線速度、角速度來做整體控制。
11）驅(qū)動器具備遠(yuǎn)程升級功能，客戶可以通過CAN總線對驅(qū)動器進(jìn)行升級，方便設(shè)備維護(hù)。
4. 客戶價值
基于上述技術(shù)優(yōu)勢，清潔機(jī)器人行業(yè)客戶，可以采用該方案快速搭建底盤，形成產(chǎn)品。我們的解決方案也將給客戶帶來成本上的優(yōu)勢，并且在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、調(diào)試驗(yàn)證、批量生產(chǎn)、售后維護(hù)等全生命周期，給客戶帶來超乎預(yù)期的價值。
a. 行進(jìn)輪系的部件成本對比：
- 傳統(tǒng)方案是，機(jī)械輪系+減速機(jī)+電機(jī)+驅(qū)動單元；
- 伺服輪轂電機(jī)方案是，伺服輪轂電機(jī)+伺服驅(qū)動器；
可見，我們的方案，把輪系部件由四個減少為兩個，而且還不包括機(jī)械連接機(jī)構(gòu)等零件，因此輪系或底盤成本可以得到優(yōu)化。同時，伺服輪轂電機(jī)方案，相比傳統(tǒng)方案，還有低速特性好、靜音、制動距離短等諸多優(yōu)勢，可見性價比很高。
b. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，基于伺服輪轂電機(jī)的底盤設(shè)計(jì)非常簡單，客戶只需設(shè)計(jì)簡單的支架即可，由于省掉了減速機(jī)，而且電機(jī)體積小，可以支持客戶設(shè)計(jì)出體積小巧的機(jī)器人。伺服驅(qū)動器體積也同樣小巧，節(jié)省了機(jī)器人內(nèi)部的寶貴空間；與上位機(jī)的通訊，可只用通訊線來實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的連接，簡單易行；同時驅(qū)動器集成了終端電阻，讓客戶組網(wǎng)更加簡便。
c. 調(diào)試驗(yàn)證階段，基于行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，伺服驅(qū)動器已經(jīng)集成了相應(yīng)的默認(rèn)參數(shù)，客戶僅需在默認(rèn)參數(shù)基礎(chǔ)上，按照自己的應(yīng)用屬性，簡單調(diào)整幾個參數(shù)即可，快速完成適合機(jī)器人的底盤系統(tǒng)。
d. 批量生產(chǎn)階段，整個輪系減少了機(jī)械輪系、減速機(jī)等部件，讓生產(chǎn)過程變得簡單，生產(chǎn)部門僅需用一個螺母把電機(jī)軸與支架緊固即可。同時，驅(qū)動器可以控制兩臺電機(jī)，相比于控制單臺電機(jī)的驅(qū)動器，減少了安裝步驟，減少了部分連接線，讓驅(qū)動器的生產(chǎn)也變得簡單。生產(chǎn)環(huán)節(jié)，安裝部件的減少，為客戶減少了工時，降低了風(fēng)險，從而提高了機(jī)器人產(chǎn)品的可靠性。
e. 售后維護(hù)環(huán)節(jié)，上位機(jī)可以通過CANopen/RS485等通訊方式，與驅(qū)動器進(jìn)行通訊，實(shí)時監(jiān)測電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，例如電機(jī)轉(zhuǎn)速、碼盤信號、電機(jī)負(fù)載率、電機(jī)內(nèi)部溫度等等，幫助客戶在能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測電機(jī)狀態(tài)，大大提升了維護(hù)效率。
無人清潔機(jī)器人行業(yè)，剛剛起步，有著蓬勃的發(fā)展動力。從傳統(tǒng)的清潔設(shè)備看，每年僅中國市場就有數(shù)萬臺傳統(tǒng)的清潔設(shè)備銷售量，而隨著勞動力成本的提高，人們對生活品質(zhì)提升的不斷追求，無人清潔機(jī)器人必將逐漸成為主流。伺服輪轂電機(jī)系統(tǒng)，將給清潔機(jī)器人行業(yè)客戶帶來全生命周期的價值，而且性價比超乎預(yù)期，必將助力清潔機(jī)器人行業(yè)的快速發(fā)展！
