AGV的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電源、電機(jī)和減速裝置組成。電機(jī)作為一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的元件,在AGV小車(chē)中扮演著重要的角色,電機(jī)的性能參數(shù)及減速裝置的規(guī)格型號(hào)的確定直接決定整車(chē)的動(dòng)力性,即車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)速度和驅(qū)動(dòng)力直接決定整車(chē)的動(dòng)力特性。
電機(jī)種類(lèi)繁多,在AGV中主要用到的電機(jī)包括4種:直流有刷電機(jī)、直流無(wú)刷電機(jī)、直流伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)。
直流有刷電機(jī)
直流有刷電機(jī)是內(nèi)含電刷裝置的將直流電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能(直流電動(dòng)機(jī))或?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換成直流電能(直流發(fā)電機(jī))的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。直流有刷電機(jī)是所有電機(jī)的基礎(chǔ),它具有啟動(dòng)快、制動(dòng)及時(shí)、可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速、控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
但同時(shí),因?yàn)殡娝⒑蛽Q向器的存在,容易產(chǎn)生火花,特定場(chǎng)合容易產(chǎn)生危險(xiǎn);同時(shí),電刷和換向器之間一直存在物料摩擦,使用壽命不長(zhǎng),需要后期維護(hù)等缺點(diǎn)。
在AGV中,如果需要控制電路簡(jiǎn)單,對(duì)電機(jī)使用壽命沒(méi)有過(guò)高要求的場(chǎng)合,可以選用直流有刷電機(jī)。
直流無(wú)刷電機(jī)
直流無(wú)刷電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成,是一種典型的機(jī)電一體化。與有刷電機(jī)最明顯的不同是,采用了電子換向,去掉了電刷。
電機(jī)主體由三個(gè)繞組A、B、C組成,采用對(duì)稱(chēng)星形接法。轉(zhuǎn)子是永磁體。為了檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置,常內(nèi)置霍爾傳感器。與有刷電機(jī)相比,直流無(wú)刷電機(jī)具有:高效率、低能耗、低噪音、超長(zhǎng)壽命、高可靠性等優(yōu)點(diǎn),但是控制相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn),需要專(zhuān)用的控制器。
直流伺服電機(jī)
直流伺服采用永磁同步電機(jī),結(jié)構(gòu)與直流無(wú)刷區(qū)別不大,只是繞組的反電動(dòng)勢(shì)不同,直流無(wú)刷的發(fā)電動(dòng)勢(shì)接近方波,更適合六步方波控制,永磁同步電機(jī)的發(fā)電動(dòng)勢(shì)為正弦波,更適合矢量控制。
伺服主要靠脈沖來(lái)定位,基本上可以這樣理解,伺服電機(jī)接收到1個(gè)脈沖,就會(huì)旋轉(zhuǎn)1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的角度,從而實(shí)現(xiàn)位移,因?yàn)?,伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能,所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度,都會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)數(shù)量的脈沖,這樣,和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng),或者叫閉環(huán),如此一來(lái),系統(tǒng)就會(huì)知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī),同時(shí)又收了多少脈沖回來(lái),這樣,就能夠很精確的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)精確的定位,可以達(dá)到0.001mm。
與直流無(wú)刷電機(jī)相同的是,需要專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)器來(lái)控制,采用了更復(fù)雜的矢量控制算法。除了采用霍爾傳感器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置,還會(huì)采用編碼器來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子任意位置的停止。直流伺服電機(jī)具有效率高、響應(yīng)快、轉(zhuǎn)動(dòng)平滑、力矩穩(wěn)定、運(yùn)行噪聲小等優(yōu)點(diǎn),能運(yùn)行在速度模式和位置模式。
AGV的行走電機(jī)常采用的直流伺服電機(jī)或直流無(wú)刷電機(jī),在對(duì)精度要求較高的場(chǎng)合,常采用直流伺服電機(jī)。
根據(jù)電機(jī)本體和驅(qū)動(dòng)器的形式,可以分為:分體式和一體式。分體式的,驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)本體分開(kāi),適用于大功率場(chǎng)合。一體式,驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)本體組裝在一起,結(jié)構(gòu)緊湊,適用于功率較小、對(duì)體積有要求的場(chǎng)合。
步進(jìn)電機(jī)
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(步距角),它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。
可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量。同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。與直流伺服電機(jī)相比,步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。速度響應(yīng)性能比伺服小。主要用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中。
總體而言,各類(lèi)電機(jī)中,如果從控制精準(zhǔn)度上說(shuō),則伺服調(diào)速精度最高,步進(jìn)次之,直流有刷及無(wú)刷電機(jī)最低。伺服電機(jī)一般都是被使用在精度要求高的場(chǎng)合,而無(wú)刷電機(jī)就只用在精度不是特別高的地方了,步進(jìn)電機(jī)居中,但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)]有無(wú)刷電機(jī)快。
對(duì)于AGV智能小車(chē)所用的電機(jī),用戶(hù)可以從出法點(diǎn)、側(cè)重點(diǎn)來(lái)考慮進(jìn)而選擇合適的電機(jī)。如果側(cè)重于對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制的話就用伺服電機(jī),如果AGV智能小車(chē)對(duì)調(diào)速不是很精準(zhǔn)的話,可以用無(wú)刷電機(jī)。因?yàn)椴煌a(chǎn)品之間的價(jià)格也是相差懸殊的:伺服電機(jī)價(jià)格最高,無(wú)刷電機(jī)價(jià)格最低。
在廠家的選擇上,目前伴隨著AGV行業(yè)的日益發(fā)展,一些廠商也相繼推出了針對(duì)這一領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)產(chǎn)品,以下列舉了幾家具有代表性的電機(jī)廠商,供大家參考!
步科——極智系列低壓伺服電機(jī)
上海步科自動(dòng)化股份有限公司成立于1996年,作為移動(dòng)機(jī)器人核心部件優(yōu)秀供應(yīng)商,步科股份一直深入挖掘行業(yè)需求,以服務(wù)行業(yè)、解決行業(yè)問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn),不斷創(chuàng)新,不斷突破關(guān)鍵技術(shù),推出了AGV專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品與解決方案:AGV專(zhuān)用低壓伺服電機(jī)、低壓伺服一體機(jī)、低壓伺服電機(jī)模組、AGV機(jī)器自動(dòng)化與物聯(lián)網(wǎng)控制方案、電商AGV運(yùn)動(dòng)控制方案等。
2020年步科研發(fā)團(tuán)隊(duì)在第一代低壓伺服電機(jī)的基礎(chǔ)上研發(fā)了新一代的G2和超短機(jī)身的極智系列低壓伺服電機(jī),新一代電機(jī)采用了全新的5對(duì)極電磁設(shè)計(jì)方案,新電機(jī)具有以下特點(diǎn):
超短機(jī)身:極智系列在保證不損失功率的情況下,機(jī)身結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)極大的縮短了機(jī)身長(zhǎng)度,電機(jī)長(zhǎng)度平均縮短30%以上,200W電機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度最短可以做到46.5mm。極短的長(zhǎng)度可以為客戶(hù)設(shè)備節(jié)省更多安裝空間、有利于移動(dòng)機(jī)器人車(chē)身尺寸,使設(shè)備小型化,提高整體空間利用率。
電機(jī)規(guī)格齊全:電機(jī)安裝法蘭有40、60、80、130等規(guī)格,功率覆蓋了50W到1.5kW,編碼器涵蓋了磁電、光電、絕對(duì)值(不帶電池)等不同類(lèi)型,可以滿(mǎn)足客戶(hù)不同的應(yīng)用要求,助力AGV企業(yè)為客戶(hù)賦能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
和利時(shí)電機(jī)--超短系列低壓伺服電機(jī)
北京和利時(shí)電機(jī)公司自主研發(fā)的超短系列低壓伺服電機(jī),采用全新電磁設(shè)計(jì)方案,在保證電機(jī)同等輸出功率的前提下,機(jī)身長(zhǎng)度比市場(chǎng)常見(jiàn)電機(jī)平均縮短了20%以上。以輸出功率為200W的超短系列電機(jī)為例:該電機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度僅為51.5mm,重量約600g,機(jī)身短,重量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,為設(shè)備節(jié)省了空間,幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備小巧、輕便。