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{平台}{沐鸣2注册}使用全解析!摘要:伴随AGV/AMR移动机器人市场的迅猛发展,仓储自动化、半导体制造、生物/医疗设备对于小型化、集成化的应用需求, 以及现今人形机器人商用化的开发大潮,低压直流伺服和微型低压伺服系统在其中扮演着越来越重要的角色,更高的功率密 度、更大的承压能力、更加安全、更智能化的产品受到了用户的青睐。
根据CMR产业联盟的调查数据显示,2024年中国移 动机器人(AGV/AMR)市场的销售规模约为221亿元人 民币,同比增长4.25%;销售数量为13.9万台,同比增长 11.2%;预计2025年该销售规模的数值将达到243亿元人民 币,销售数量将达到15.5万台(如图1所示),销售规模年 增长率约为9.95%。
AGV自动导向车和AMR自主移动机器人同属于移动机器 人的范畴,为了满足大范围快速移动的需求,它们主要由蓄
电池直流供电,电压一般以48 VDC居多。在驱动部分,这类 设备一般用到的多是低压直流伺服系统,功率以200W、400W 和750W为主,并且当前的一个开发趋势是朝着大功率的方向 迈进,1.5KW~3KW、甚至5KW的产品已开始陆续面市。
《低电压指令》根据为电气系统供电的电源电压,以 及IEC国际电工委员会在电击及电弧风险和安全方面的具体 规定,将介于50–1000 V交流电或75–1500 V直流电之间的 电压定义为低电压。而在伺服领域内界定的低压直流伺服系
统,通常指的是以电池供电为主的低压系统。标准工业无刷 电机多是在120-480 V交流电压下运行;低压直流伺服电机 则是在24-96 V直流电压范围内进行了优化,根据定义,IEC 认为这一范围内的电压应属于超低电压(ELV)的范畴。
在这类应用市场上,科尔摩根、Elmo、步科自动化、 和利时电机、伟创电气、固高科技、杰美康、智创电机等厂 商结合低压伺服产品线,在体积、过载、效率、功能和易用 性等方面,面向特定场景深入产品优化设计,以满足各种移 动服务机器人、工业机器人对于低速平稳、快速制动、出力 大、静音、防水等全方位的严苛要求。
在结构上,厂内物流AGV移动机器人由车体、蓄电池和 充电系统、驱动装置、转向装置、精确停车装置、运动控制 器、通信装置、移载系统和导航系统等所组成。在驱动装置 部分主要包括电机、减速器、驱动器、控制与驱动电路等, 驱动系统一般有闭环方式和开环方式两种,AGV电机驱动闭 环方式主要以低压直流伺服系统为主。针对厂内AGV对于电 机体积、载重、速度、噪音、平稳、安全等性能的高要求, 一批工控厂商专门进行了定制化开发。
今年,北京和利时电机技术有限公司在低压直流伺服 领域的产品开发重点在于:“集成化”和“安全性”。随着 移动机器人的发展,其功能越来越多,体积越来越小巧,这 就要求零部件的体积随之减小,傲世皇朝账号注册,让伺服产品在更大程度上实
现集成,变得更加小巧、易安装。其中的集成产品的表现形 式有:一是伺服电机与驱动器的集成,和利时电机将继续扩 展和完善多个系列的低压伺服一体机;二是伺服电机、驱动 器、减速机及行进轮的大集成,公司目前推出了四位一体的 轮驱模组;三是伺服轮毂电机和驱动器的集成,针对服务机 器人及轻载型搬运机器人,提供更为小巧的驱动轮解决方 案。此外,安全性也是和利时电机研发的一大方向,今年公 司预计会在编码器冗余技术、伺服轮毂电机与电磁制动器的 集成技术等方面取得突破,形成更为安全可靠的产品体系, 助力这类用户产品的安全性更上一个台阶。
为了应对市场对于高可靠性、高灵活性的需求,四轮四 驱AGV成为目前许多工业场景搬运的热门选项之一,深圳市 智创电机有限公司推出的低压伺服电机系统采用真多圈绝对 值编码器(无电池),自带位置记忆功能,能够提供精确的 角度和位置测量,实现精确的导航和控制;减速机与电机集 于一体,机身小巧精致,基于先进的磁路设计方案和耐高温 永磁体材料,运行平稳,过载能力强;低压伺服电机配备减 速机可使四轮四驱AGV轻松承载150KG货物,同时AGV搭载 4个轮毂伺服电机,能够实现原地自转、蛇形行驶和阿克曼 转弯等功能,此外,电机和驱动器采用悬架设计,赋予AGV 灵活的运动性、零转弯半径和平稳的行驶体验。低压伺服驱 动器具备泄放功能,确保AGV的稳定性和安全性,提高整体 运行效率,内置高精密的电机控制算法,可实现多电机的实 时协同控制,确保电机协调运动和精确同步,完成复杂动作 和任务。
业内普遍将负载能力在2吨至10吨的AGV称为偏重载 型,而重载型AGV的装载能力一般是在10吨以上。在当前 国内AGV市场“内卷”加剧的情况下,这一特殊品类的AGV 细分产品线,也成为了部分厂商重点开发的“蓝海”市场。 从相关机构的统计数据来看,以室外重载AGV这一细分市场 为例,2021-2026年国内市场规模的年复合增长率预计接近 25%。重载AGV在风力发电行业,可以轻松搬运大型风力发 电机部件;在大型变压器制造领域,能够高效转移巨型变压 器;在智慧港口,被专门用于搬运重量达到20吨到120吨不 等的集装箱......
载重以及使用环境的变化,带来了重载AGV车体结构上的 完全不同,这类AGV的承载轻则数吨,重则几百吨,随着承载 力的增加,AGV的导航控制、机械设计、安全防护等在技术实 现难度上都大幅提升,市场准入“门槛”较高,产品利润空间 也可观。例如,在驱动方面,重载AGV要求AGV驱动轮要有足 够的承压能力与驱动能力;同时需要多个驱动轮协同工作,这 些驱动轮间的协调控制直接决定了AGV的整体效率,以及AGV 行走的平稳度和可靠性;另外,还要考虑地面不平可能导致部 分驱动轮不能与地面很好的接触而产生的悬空情况,需要根据 实际应用情况设计合适的“悬挂”结构,保证每个驱动轮都能 与地面良好接触,从而提供足够的驱动力。
针对重载AGV应用场景,步科自动化新推出了低压 96V、180法兰3KW、4KW、5KW大功率伺服电机及配套驱 动器,可满足10 T以上重载AGV运动控制部件大功率伺服电 机低电流的应用需求。与常规的48V系统不同,步科自动化 开发的96V系统电流相对较小,在传输相同功率时,线路电 阻产生的热量较少,效率更高,电机发热问题减轻,有助于 延长电机和相关设备寿命,提高系统稳定性;另一方面, 96V伺服电机在相同电流下能传输更高功率,更适合重载 AGV的大功率需求,可提供更强动力,支持AGV搬运更重货 物或在复杂工况下运行。
同时,步科自动化这款伺服电机采用高性能磁钢+优 化磁路设计,扭矩密度提升20%,低速运行更平稳;电机 效率90%,发热量降低30%,搭配智能伺服算法,保障 AGV7x24小时连续作业;配备适应负载算法动态调整输出功 率,复杂路况下仍能保持稳定运行;电机共本体出线设计, 提升防护与可靠性,降低成本。
当前,AGV市场的另一个较为明显的发展动向是,部分 头部AGV本体厂商正积极布局“出海”战略,从有关统计数 据显示,2024年中国AGV/AMR海外销售规模已达到68亿人 民币左右,同比增长率约为 51.11%(如图2所示)。在这一 趋势下,对于工控自动化厂商也提出了新的要求,那就是产 品要能够满足“出海”认证的需要,协助客户发展“出海”布 局;与此同时,一些工控企业也正在通过各种国际展会等渠 道,面向海外的AGV本体厂商寻求更多的合作机会。
例如,上海安浦鸣志自动化设备有限公司的MBDV系 列低压直流伺服驱动器经过严格且全面的多轮测试后,在 架构设计、电路设计以及测试验证等关键方面完全符合 UL61800-5-2、IEC61508、ISO13849-1等功能安全标准, 并达到了STO SIL3/PLe[Cat 4] 安全等级,这也为鸣志全球市 场的拓展奠定了基础。
此外,步科自动化的FD1X5系列低压伺服系统凭借技术 创新和可靠品质,全系列通过UL与CE认证,标志着产品在 电气安全、稳定性和环境适应性均达到了国际一流水准,助 力客户无缝对接海外严苛的法规要求,缩短认证周期,降低 市场准入成本。
实际上,除了AGV、AMR、RGV(穿梭车)、复合移 动机器人等特定的应用场景之外,低压伺服系统在并联机器 人、协作机器人、泛服务机器人(如:建筑机器人、养殖机 器人、物流机器人、生活护理机器人以及特殊医疗手术机器 人),甚至于未来的人形机器人等开发领域的应用前景也是 十分可观的。
针对并联机器人应用,智创电机开发的低压伺服电机系 统凭借5000rpm高转速,可满足“蜘蛛手”并联机器人高速 抓取、精准放置的应用需求;并可选配多种编码器,支持高 精度控制,且提升产品的整体性价比;采用紧凑型设计,伺 服电机集成小巧,可优化“蜘蛛手”的机械结构,减少空间 占用;支持脉冲、Modbus、RS485、CAN、CANopen等多 种主流通讯协议,在“蜘蛛手”并联机器人应用中展现出优 秀的产品性能。
在工业机器人、半导体设备、医疗医用设备等行业,鸣 志MBDV mini型低压直流伺服采用先进的控制算法,实现了 对机械设备的高精度控制,同时具备快速响应的特点,能在 瞬间调整位置和速度,以更高的灵敏度应对各种工作条件,
无论是移动机器人,还是半导体设备、医疗医用设备 等小型化应用场景,对于低压直流伺服的需求还在持续攀升 中。尤其是在智能工厂(场内物流等)的建设中,具备“思 考力”的移动机器人在工业界的推广普及越来越受到关注。
例如,在某些仓储物流系统中,通过引入高精度传感 器、先进的视觉识别技术以及自主研发的智能算法,能够实 时感知周围环境和料箱信息,自动规划最优取箱路径,并实 现对料箱的精准抓取与放置,大大降低了货物损坏和丢失的 风险。在这一庞大而复杂的系统中,对于伺服系统的运动控 制精度、动态性能、多轴协同及自动化集成能力都提出了更 高的要求。
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