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工业4.0 | 如何保证AGV系统供电安全可靠?

2020-03-26 11:46 性质:转载 作者: 金升阳科技 来源: 金升阳科技
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在工业4.0时代发展和开年疫情冲击下,智能制造机器人再次成为行业焦点。其中,AGV叉车机器人采用先进视觉导航技术,基于环境自然特征建图、导航和规划路径,无需铺设轨道和地标,无需改造客户作业...

在工业4.0时代发展和开年疫情冲击下,智能制造机器人再次成为行业焦点。其中,AGV叉车机器人采用先进视觉导航技术,基于环境自然特征建图、导航和规划路径,无需铺设轨道和地标,无需改造客户作业场景,即使在动态环境中也有很高的鲁棒性,部署成本低且见效快。可以精准定位并叉取货物,实现机台到机台、机台到地面、地面到地面、以及叠放托盘等多种模式;可不间断工作,运行灵活,以及多重叉车安全保障,保证现场人员设备安全;在此背景下,本文针对AGV叉车机器人系统,提出系统的电源应用方案,致力于简化系统设计并提高系统的可靠性。

引言

全球正向工业4.0时代发展,我国工信部此前就推出「中国制造2025」行动战略大力推进制造业智能化发展,实现从「制造」到「智造」、再到「创造」的转变。此外,在开年疫情冲击的环境下,制造企业必须使其制造系统具有弹性、赋能柔性生产。在这些背景下,助推中国制造产业发展,自疫情战役打响之时,AGV机器人成为聚焦点。

AGV是Automated Guided Vehicle的缩写,意即「自动导引运输车」。AGV装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能。

磁导引AGV

在人工成本越来越贵的今天,减少、节约人工成本便成为当下的必然趋势。在这样的趋势下,很多厂家也不再使用传统叉车,而是用AGV小车来实现企业生产的自动化搬运工作,以此达到节约企业人工成本,降低工人的劳动强度以及提高生产效率的目的。AGV叉车机器人便是未来的趋势。

AGV叉车机器人基本结构及组件要求

AGV叉车机器人由调度系统进行实时监控及任务指派,通过特殊地标导航自动将物品运输至指定地点,最常见的引导方式为磁条引导,激光引导,RFID引导等。以激光导航为例,在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板,AGV通过发射激光束,同时采集由反射板反射的激光束,来确定其当前的位置和方向,并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导航。AGV叉车机器人主要由导航系统、车载控制、驱动总成、能量系统以及安全系统组成。如下图1为比较典型的AGV叉车机器人,其形状相似于传统的叉车,并且可以实现自动作业及手动操作模式的切换。

图1  AGV叉车机器人及其系统架构

叉车机器人通过电池供电,依靠电机带动叉车行驶,而电机一般直接用蓄电池/锂电池供电,大部分模块供电没有严格的隔离要求,同时为了避免电池电压波动的影响,一般需要一个非隔离的大功率电源进行稳压。另外,考虑到电机转动的时候会产生干扰,所以对系统后端关键控制板卡类的供电,比如导航、安全等系统,一般需要采用隔离的方案,以保证系统稳定可靠的运行。

AGV叉车机器人电源解决方案

图 2  叉车机器人控制系统电源解决方案框图

AGV叉车机器人电源方案如图2所示,前端采用48V蓄电池组供电(不同规格叉车供电电池电压会略有差异),蓄电池电压经过升压/逆变电路转成交流电给驱动及升降电机供电;然后通过非隔离电源KUB4824QB-10A实现24V电压稳压,给风扇、声光报警以及人机交互界面、激光发射机等设备供电。24V再经过隔离电源URB2424LD-20WR3给到电机控制部分以及给MCU部分提供隔离供电,该电源具有1500VDC隔离电压,可以隔离电机及逆变电路产生的干扰,避免传到后端控制部分,保证系统的可靠性。

控制(MCU)部分通过K7805-1000R3转成5V供电,该模块具有小体积、高效率、低温升等特点,特别适合机器人中的应用。机器人中一般采用CAN通讯方式,金升阳提供的B0505XT-1WR3隔离电源可保证通讯的可靠性,当然此处也可以直接选用金升阳的集隔离电源、通信芯片、隔离芯片及简单EMC防护器件于一体的超小体积通信接口模块TD501MCAN。

金升阳系列模块电源的简介

AGV机器人等智能设备将逐渐替代人工,用于一些重复性和无增加价值的搬运等工作,逐步规模化、普及化,是未来人工智能需求的合理化发展趋势。

金升阳积极参与助力机器人行业的发展,结合自身技术平台优势和自主创新能力,针对AGV机器人系统提供一整套电源解决方案,简化AGV机器人系统的电路方案,降低了设计和维护成本,综合提升系统的稳定性、安全性、可靠性。

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