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。越來越多的產(chǎn)品需要根據(jù)客戶的特殊要求來生產(chǎn)。通過應(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)性化要求越來越高，與此同時(shí)該過程還需要盡可能實(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）在全球各地的倉庫和生產(chǎn)車間得到越來越廣泛的應(yīng)用。

　　位于德國紐倫堡的初創(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)專家創(chuàng)建，專注該市場。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緊密合作，該公司憑借全新AMR方案打入市場。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)客戶需求的輸送機(jī)器人。”

　　通過車間地面的“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)來實(shí)現(xiàn)定位。它們可以通過車間地面的不規(guī)則特征實(shí)現(xiàn)定位。即使在常見的混凝土地面上，機(jī)器人也能夠通過高分辨率照相機(jī)確定地面的不規(guī)則特征。照相機(jī)安裝在運(yùn)輸車底側(cè)，對(duì)10x10厘米的地面區(qū)域進(jìn)行拍照，并通過圖片數(shù)據(jù)創(chuàng)建車間地面的“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。

　　在最初的示教過程中，機(jī)器人按照網(wǎng)格圖案在車間地面上運(yùn)行。借助復(fù)雜的算法，它可以通過不同位置的圖形繪制出高度精密的地圖。在未來，還可通過自學(xué)式人工智能來完成這一步。除此之外，控制器可以檢測到小車的移動(dòng)過程。通過數(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，比如穿過運(yùn)行道路的人。運(yùn)輸車立即停止，以確保工作人員的安全。

　　通過麥克納姆輪實(shí)現(xiàn)無限制可移動(dòng)性

　　普通車輪只能按照輪軸轉(zhuǎn)向移動(dòng)。采用這類車輪的車輛如果需要精確定位，就必須完成類似于停車時(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。它們與車輪軸形成45度角，可以圍繞自己的軸承軸旋轉(zhuǎn)。通過選擇輥輪的形狀、尺寸和間距，即可實(shí)現(xiàn)車輪的連續(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)沿著車輪的旋轉(zhuǎn)方向，另一個(gè)則與車輪的旋轉(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，因此車輪的方向不穩(wěn)定。如果受到其它的作用力，車輪的運(yùn)動(dòng)方向可能發(fā)生任意改變。

　　在安裝了四個(gè)麥克納姆輪的車輛上，如果將每個(gè)車輪的45度運(yùn)動(dòng)方向都偏移90度角，那么每個(gè)車輪都朝著相反的方向運(yùn)動(dòng)。通過調(diào)整單個(gè)車輪的旋轉(zhuǎn)方向和速度，即可控制處于靜止?fàn)顟B(tài)的車輛朝任何方向運(yùn)動(dòng)，或在原地旋轉(zhuǎn)。在水平面上，它就可以像氣墊車一樣完全自由移動(dòng)。也就是說，麥克納姆輪讓機(jī)器人可以完成靈活的全方位移動(dòng)。

　　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、提升單元和車輪驅(qū)動(dòng)裝置都安裝在平臺(tái)下方。

　　車輪驅(qū)動(dòng)模塊是實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性的關(guān)鍵因素。它直接安裝在車輪上方，與車輪共同構(gòu)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的獨(dú)立功能單元。這樣一來，車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。

　　“為了找到最適合的電機(jī)，我們對(duì)市面上的產(chǎn)品進(jìn)行了仔細(xì)審核，”Hubert Bauer在回憶研發(fā)階段的情況時(shí)說道。“只有FAULHABER的產(chǎn)品才具備我們需要的功率密度。其它廠家的電機(jī)如果能夠達(dá)到我們要求的轉(zhuǎn)矩，體積都太大。”

　　功率大，體積小

　　EvoRobot 的車輪模塊安裝了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輪停止后能夠鎖定，車輪電機(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可以用來搬運(yùn)托盤或者整個(gè)貨架。研發(fā)人員選擇了所謂的“扁平轉(zhuǎn)子電機(jī)”——也就是長度僅21毫米的4221… BXT系列無刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)。EvoCarrier可以用來搬運(yùn)裝載總重量不超過120公斤小負(fù)載托盤的輥輪貨架。公司總經(jīng)理認(rèn)為，從長遠(yuǎn)角度看，EvoRobot機(jī)器人也會(huì)改用無刷電機(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AMR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公司的專家們也積極配合我們，為量產(chǎn)找到最佳的參數(shù)設(shè)置。”

　　企業(yè)介紹：來自德國舍奈希的驅(qū)動(dòng)技術(shù)專家

　　FAULHABER 致力于高精度小型和微型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、伺服組件以及最高輸出功率250瓦的驅(qū)動(dòng)電子部件的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。其中包括客戶定制的專用解決方案以及范圍齊全的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，例如無刷電機(jī)、直流微電機(jī)、編碼器和運(yùn)動(dòng)控制器。FAULHABER 品牌在全球被公認(rèn)為復(fù)雜和嚴(yán)苛應(yīng)用領(lǐng)域的高品質(zhì)和高可靠性的象征，如醫(yī)療技術(shù)、工廠自動(dòng)化、精密光學(xué)、電信、航空航天和機(jī)器人技術(shù)。從224 mNm持續(xù)扭矩的強(qiáng)大直流電機(jī)到外徑為1.9 mm的精巧微型驅(qū)動(dòng)，F(xiàn)AULHABER標(biāo)準(zhǔn)系列有超過2500萬種組合，為特定應(yīng)用帶來最佳驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。與此同時(shí)，這種技術(shù)上的“構(gòu)造組合”也是調(diào)整解決方案的基礎(chǔ)，從而讓我們能夠設(shè)置各種特殊版本來滿足客戶的具體需求。