1. 行業(yè)背景及挑戰：
清潔行業(yè)，尤其是室內清潔，需要大量人工做重復性的勞動(dòng)，然而越來(lái)越多的城市物業(yè)，面臨著(zhù)招工難、成本高的問(wèn)題。隨著(zhù)人工智能的發(fā)展，智能化無(wú)人清潔機器人應運而生。由于是無(wú)人化全智能運行，清潔機器人對行進(jìn)輪電機的要求大幅提高，傳統的有刷電機、簡(jiǎn)易無(wú)刷電機無(wú)法滿(mǎn)足智能化設備的要求。例如，機器人要求電機低速特性好，從而能夠順利完成充電對樁或建立地圖；要求電機體積小、輸出力矩大；要求電機在有水的情況下，也能正常工作；要求電機噪音低，以符合室內環(huán)境的要求；要求電機安全性高，能夠快速制動(dòng)，以幫助機器人不發(fā)生撞人、撞墻等事故，讓機器與人和諧相處。
2. 解決方案：
面向清潔機器人行業(yè)，和利時(shí)電機特地推出了行業(yè)專(zhuān)用的伺服電動(dòng)輪系統，以滿(mǎn)足客戶(hù)對行進(jìn)輪的各種嚴苛要求。以下為我們的清潔機器人行走電機解決方案：
- 產(chǎn)品組合：
伺服電動(dòng)輪 10050LA2350F30
伺服驅動(dòng)器 DS20270C
- 解決方案的系統框圖：
- 產(chǎn)品組合的關(guān)鍵技術(shù)指標：
伺服電動(dòng)輪 10050LA2350F30
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電機外徑 |
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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額定轉矩（Nm) |
15 |
瞬間最大轉矩（Nm) |
23 |
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額定電流（A） |
18 |
瞬間最大電流（A） |
27 |
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額定轉速（rpm） |
200 |
最高轉速（rpm） |
400 |
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編碼器形式 |
光電 |
編碼器線(xiàn)數 |
1400 |
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電機防護性能 |
防濺水 |
伺服驅動(dòng)器 DS20270C
行業(yè)應用實(shí)景圖
3. 技術(shù)優(yōu)勢
面向清潔機器人行業(yè)對電機的高要求，我們的伺服電動(dòng)輪解決方案，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，可支持機器人總重高達150kg。
2) 低速特性突出、穩定性好，轉速低至1rpm仍能平穩運行。
3) 電機防濺水，可在有水的環(huán)境工作。
4) 靜音性能優(yōu)異，與傳統有刷或無(wú)刷電機+減速機方案相比，噪聲低很多，靜音效果好。
5) 節能省電，典型的外轉子伺服電機系統，電流-力矩效率高，節約能耗。
6) 體積小，結構簡(jiǎn)單，便于安裝。
7) 加減速能力強，瞬間200%過(guò)載能力，可快速制動(dòng)。
8) 驅動(dòng)器和電機帶有溫度檢測功能，上位機可實(shí)時(shí)監測電機內部溫度，提高系統可靠性。
9) 標準和完整的CANopen協(xié)議，可靠完善的CAN總線(xiàn)數據包接受和處理機制，保證數據包完整，不丟包。驅動(dòng)器內置終端電阻，可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)選用。
10) 驅動(dòng)器具備兩輪差速算法，可在建立機械模型后，給定機器人的線(xiàn)速度、角速度來(lái)做整體控制。
11）驅動(dòng)器具備遠程升級功能，客戶(hù)可以通過(guò)CAN總線(xiàn)對驅動(dòng)器進(jìn)行升級，方便設備維護。
4. 客戶(hù)價(jià)值
基于上述技術(shù)優(yōu)勢，清潔機器人行業(yè)客戶(hù)，可以采用該方案快速搭建底盤(pán)，形成產(chǎn)品。我們的解決方案也將給客戶(hù)帶來(lái)成本上的優(yōu)勢，并且在產(chǎn)品設計、調試驗證、批量生產(chǎn)、售后維護等全生命周期，給客戶(hù)帶來(lái)超乎預期的價(jià)值。
a. 行進(jìn)輪系的部件成本對比：
- 傳統方案是，機械輪系+減速機+電機+驅動(dòng)單元；
- 伺服電動(dòng)輪方案是，伺服電動(dòng)輪（已含輪胎）+伺服驅動(dòng)器；
可見(jiàn)，我們的方案，把輪系部件由四個(gè)減少為兩個(gè)，而且還不包括機械連接機構等零件，因此輪系或底盤(pán)成本可以得到優(yōu)化。同時(shí)，伺服電動(dòng)輪方案，相比傳統方案，還有低速特性好、靜音、制動(dòng)距離短等諸多優(yōu)勢，可見(jiàn)性?xún)r(jià)比很高。
b. 產(chǎn)品設計階段，基于伺服電動(dòng)輪的底盤(pán)設計非常簡(jiǎn)單，客戶(hù)只需設計簡(jiǎn)單的支架即可，由于省掉了減速機，而且電機體積小，可以支持客戶(hù)設計出體積小巧的機器人。伺服驅動(dòng)器體積也同樣小巧，節省了機器人內部的寶貴空間；與上位機的通訊，可只用通訊線(xiàn)來(lái)實(shí)現與上位機的連接，簡(jiǎn)單易行；同時(shí)驅動(dòng)器集成了終端電阻，讓客戶(hù)組網(wǎng)更加簡(jiǎn)便。
c. 調試驗證階段，基于行業(yè)經(jīng)驗，伺服驅動(dòng)器已經(jīng)集成了相應的默認參數，客戶(hù)僅需在默認參數基礎上，按照自己的應用屬性，簡(jiǎn)單調整幾個(gè)參數即可，快速完成適合機器人的底盤(pán)系統。
d. 批量生產(chǎn)階段，整個(gè)輪系減少了機械輪系、減速機等部件，讓生產(chǎn)過(guò)程變得簡(jiǎn)單，生產(chǎn)部門(mén)僅需用一個(gè)螺母把電機軸與支架緊固即可。同時(shí)，驅動(dòng)器可以控制兩臺電機，相比于控制單臺電機的驅動(dòng)器，減少了安裝步驟，減少了部分連接線(xiàn)，讓驅動(dòng)器的生產(chǎn)也變得簡(jiǎn)單。生產(chǎn)環(huán)節，安裝部件的減少，為客戶(hù)減少了工時(shí)，降低了風(fēng)險，從而提高了機器人產(chǎn)品的可靠性。
e. 售后維護環(huán)節，上位機可以通過(guò)CANopen/RS485等通訊方式，與驅動(dòng)器進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)監測電機的運行狀態(tài)，例如電機轉速、碼盤(pán)信號、電機負載率、電機內部溫度等等，幫助客戶(hù)在能夠遠程監測電機狀態(tài)，大大提升了維護效率。
無(wú)人清潔機器人行業(yè)，剛剛起步，有著(zhù)蓬勃的發(fā)展動(dòng)力。從傳統的清潔設備看，每年僅中國市場(chǎng)就有數萬(wàn)臺傳統的清潔設備銷(xiāo)售量，而隨著(zhù)勞動(dòng)力成本的提高，人們對生活品質(zhì)提升的不斷追求，無(wú)人清潔機器人必將逐漸成為主流。伺服電動(dòng)輪系統，將給清潔機器人行業(yè)客戶(hù)帶來(lái)全生命周期的價(jià)值，而且性?xún)r(jià)比超乎預期，必將助力清潔機器人行業(yè)的快速發(fā)展！
