首頁(yè) > 在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)4.0（Industry 4.0）時(shí)代內(nèi)部物流發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。對(duì)貨物和材料進(jìn)行精確運(yùn)輸將成為高效生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。由Evocortex公司研發(fā)的移動(dòng)運(yùn)輸系統(tǒng)通過(guò)與眾不同的方式完成此任務(wù)。在實(shí)現(xiàn)他們的創(chuàng)新技術(shù)方案過(guò)程中，具有高功率密度的FAULHABER電機(jī)也起到了決定性作用。
在今天，“生產(chǎn)”似乎已經(jīng)成為“復(fù)雜性”的代名詞。越來(lái)越多的產(chǎn)品需要根據(jù)客戶(hù)的特殊要求來(lái)生產(chǎn)。通過(guò)應(yīng)用IoT技術(shù)，即使是極小的批量，甚至單個(gè)工件，也能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)。多變的參數(shù)需要工藝過(guò)程之間的緊密銜接，同時(shí)還要保證高度的靈活性。在零部件參數(shù)變化無(wú)止境的情況下，還必須保證正確的部件在正確的時(shí)間到達(dá)對(duì)應(yīng)生產(chǎn)工位。
AMR技術(shù)大步向前
原材料輸送（比如從供應(yīng)點(diǎn)到生產(chǎn)設(shè)備之間）的個(gè)性化要求越來(lái)越高，與此同時(shí)該過(guò)程還需要盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此可移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)，即所謂的自主可移動(dòng)機(jī)器人（AMR）在全球各地的倉(cāng)庫(kù)和生產(chǎn)車(chē)間得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
位于德國(guó)紐倫堡的初創(chuàng)企業(yè)Evocortex公司成立于2016年，由經(jīng)驗(yàn)豐富的機(jī)器人技術(shù)專(zhuān)家創(chuàng)建，專(zhuān)注該市場(chǎng)。與紐倫堡技術(shù)研究機(jī)構(gòu)（紐倫堡工業(yè)大學(xué)）以及其它教育和科研部門(mén)緊密合作，該公司憑借全新AMR方案打入市場(chǎng)。該公司提供的創(chuàng)新產(chǎn)品方案符合現(xiàn)代化物流的技術(shù)要求。
“傳統(tǒng)的AMR通常需要對(duì)應(yīng)用場(chǎng)地的空間進(jìn)行調(diào)整，比如運(yùn)行軌道，或者甚至需要對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行技術(shù)調(diào)整，”總經(jīng)理Hubert Bauer解釋道。“比如必須安裝用于車(chē)輛定位的光學(xué)標(biāo)記，路徑和交叉口必須符合規(guī)定的尺寸以及弧線(xiàn)半徑。我們的宗旨正好與此相反，我們要打造能夠適應(yīng)客戶(hù)需求的輸送機(jī)器人。”
通過(guò)車(chē)間地面的“指紋”實(shí)現(xiàn)精確定位
Evocortex公司的自主移動(dòng)式機(jī)器人（AMR）不需要預(yù)轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。它們可以通過(guò)車(chē)間地面的不規(guī)則特征實(shí)現(xiàn)定位。即使在常見(jiàn)的混凝土地面上，機(jī)器人也能夠通過(guò)高分辨率照相機(jī)確定地面的不規(guī)則特征。照相機(jī)安裝在運(yùn)輸車(chē)底側(cè)，對(duì)10x10厘米的地面區(qū)域進(jìn)行拍照，并通過(guò)圖片數(shù)據(jù)創(chuàng)建車(chē)間地面的“指紋”。在這個(gè)新穎獨(dú)特的系統(tǒng)背后，Evocortex自行研發(fā)的Localization Module(ELM)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
在最初的示教過(guò)程中，機(jī)器人按照網(wǎng)格圖案在車(chē)間地面上運(yùn)行。借助復(fù)雜的算法，它可以通過(guò)不同位置的圖形繪制出高度精密的地圖。在未來(lái)，還可通過(guò)自學(xué)式人工智能來(lái)完成這一步。除此之外，控制器可以檢測(cè)到小車(chē)的移動(dòng)過(guò)程。通過(guò)數(shù)據(jù)組合，它可以在一平方公里的理論區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)別的定位精度。為此，機(jī)器人只需要對(duì)三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別。即使有50%的地面被切屑覆蓋，ELM模塊仍然不受影響，保證完成精確導(dǎo)航。出現(xiàn)在地面上的永久性劃痕將被添加到地圖上，消失的地面特征也將在一定時(shí)間后被從地圖上清除。
此外還可以為AMR機(jī)器人在一個(gè)或兩個(gè)端面安裝LIDAR傳感器。它們可以在行駛方向進(jìn)行空間掃描和障礙物識(shí)別，其中包括移動(dòng)的物體，比如穿過(guò)運(yùn)行道路的人。運(yùn)輸車(chē)立即停止，以確保工作人員的安全。
通過(guò)麥克納姆輪實(shí)現(xiàn)無(wú)限制可移動(dòng)性
普通車(chē)輪只能按照輪軸轉(zhuǎn)向移動(dòng)。采用這類(lèi)車(chē)輪的車(chē)輛如果需要精確定位，就必須完成類(lèi)似于停車(chē)時(shí)的操作。為了避免這個(gè)情況，Evocortex公司的研發(fā)人員決定采用麥克納姆輪。它與普通車(chē)輪的環(huán)繞式運(yùn)行表面不同，而是在輪轂上裝有多個(gè)筒形輥輪。它們與車(chē)輪軸形成45度角，可以圍繞自己的軸承軸旋轉(zhuǎn)。通過(guò)選擇輥輪的形狀、尺寸和間距，即可實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的連續(xù)滾動(dòng)面。
麥克納姆輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)力，一個(gè)沿著車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)方向，另一個(gè)則與車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)方向形成一個(gè)角度。最終的運(yùn)動(dòng)方向正好位于兩者之間，麥克納姆輪總是沿著與軸向成45度角的方向運(yùn)動(dòng)。由于輥輪具備可移動(dòng)性，因此車(chē)輪的方向不穩(wěn)定。如果受到其它的作用力，車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)方向可能發(fā)生任意改變。
可達(dá)到毫米級(jí)別的精確度
Evocortex公司的AMR機(jī)器人還具有另一個(gè)出色的靈活性，那就是它的尺寸不受任何限制。“我們可以根據(jù)用戶(hù)的需要以毫米為單位對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)整，”Hubert Bauer進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)。“任何外部尺寸只要在在400x800和800x1200毫米的范圍內(nèi)都可以得到實(shí)現(xiàn)。”EvoRobot R&D和EvoRobot Industrial系列產(chǎn)品的尺寸幾乎與承載平臺(tái)的外部尺寸相等。所有的技術(shù)部件——傳感器、控制器、提升單元和車(chē)輪驅(qū)動(dòng)裝置都安裝在平臺(tái)下方。
車(chē)輪驅(qū)動(dòng)模塊是實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性的關(guān)鍵因素。它直接安裝在車(chē)輪上方，與車(chē)輪共同構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的獨(dú)立功能單元。這樣一來(lái)，車(chē)輪的安裝間距就不受到限制。功率大，尺寸小的電機(jī)在實(shí)現(xiàn)此技術(shù)要求上起到了決定性作用。
功率大，體積小
EvoRobot的車(chē)輪模塊安裝了3257…CR或3272…CR系列有刷電機(jī)。每臺(tái)電機(jī)都配備一個(gè)IEF3編碼器和38/2S減速箱。為了實(shí)現(xiàn)快速停止以及確保車(chē)輪停止后能夠鎖定，車(chē)輪電機(jī)還配有制動(dòng)器。“依靠這些強(qiáng)大動(dòng)力的微電機(jī)，EvoRobot的載重量最高可達(dá)200公斤。不用很長(zhǎng)時(shí)間我們還將推出載重量更大的型號(hào)，”Huber Bauer解釋道。“在不超過(guò)5度的斜坡上，它還能夠以每秒一米的速度載重行駛。”
EvoCarrier產(chǎn)品主要用于小負(fù)載托盤(pán)的運(yùn)輸。這款A(yù)MR機(jī)器人的內(nèi)部空間與EvoRobot相比更加緊湊。它的離地間隙還不到100 mm，因此可以行駛到離地面比較近的貨物下方。兩臺(tái)或者四臺(tái)EvoCarrier可以用來(lái)搬運(yùn)托盤(pán)或者整個(gè)貨架。研發(fā)人員選擇了所謂的“扁平轉(zhuǎn)子電機(jī)”——也就是長(zhǎng)度僅21毫米的4221…BXT系列無(wú)刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。EvoCarrier可以用來(lái)搬運(yùn)裝載總重量不超過(guò)120公斤小負(fù)載托盤(pán)的輥輪貨架。公司總經(jīng)理認(rèn)為，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看，EvoRobot機(jī)器人也會(huì)改用無(wú)刷電機(jī)，而且模塊會(huì)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。
除了功率和體積比以外，零維護(hù)和持續(xù)工作可靠性在A(yíng)MR運(yùn)行方面也起重要作用。“在使用壽命方面FAULHABER電機(jī)超越了我們的期待，”Hubert Bauer說(shuō)道。“不僅如此，這些驅(qū)動(dòng)裝置還可以和普通工業(yè)控制器組合。FAULHABER公司的專(zhuān)家們也積極配合我們，為量產(chǎn)找到最佳的參數(shù)設(shè)置。”
