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让应急救援更科学高效!Faulhaber微驱动为侦察机器人提供超强动力!

供稿:福尔哈贝传动技术(太仓)有限公司

在自然灾害等各种灾难面前,我们常常会看到一幕又一幕的搜救场景,人类也常常感叹自身的渺小。为了加快搜救速度,各种高科技产品不断涌现出来。

通常情况下,如果搜救任务是将灾民从一堆瓦砾中救出来,即使是先进的机器人也很难比人更高效。然而,和人类相比,UGV(无人地面车辆),例如美国Recon Robotics公司研发的锐光侦察兵红外型机器人,能在没危险的情况下搜索倒塌的建筑物,并发送实时图片。当涉及到战术反应时,这一功能可以成为紧急救援人员重要的决策工具。


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侦察机器人从外形上看起来像个小哑铃,但它能爬到崎岖的地形或沿着指定路线前进,并不断地传送图片,而且所有操作都能在没有电缆连接的情况下完成。

这款小巧的侦察机器人采用了精密的设计,耐用的材料,以及FAULHABER紧凑型高扭矩伺服电机,Recon Robotics公司将自己定位为搜救机器人市场的主要参与者。


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侦查机的对讲机式控制单元只有一个控制杆,可以单手操作


“身形”小巧  功能强大

该无人地面车辆虽然体积小巧,但采用了高规格设计。工程团队每一步都要反复推敲,必须满足功能强大且体积小巧,扭矩高且单次充电寿命长的要求。这就需要找出折中方案,优化组件,并设定规格的优先级,这样生产的机器人几乎能完成所有的任务。

最重要的要求是要有足够强大的动力,如果无法到达目标区域,那么用于搜救的无人地面车辆就失去了意义。但是,在瓦砾或不平坦的地面上前进需要相当大的扭矩。通常情况下,工程师会选择足够大的电机来提供所需的动力,但侦察机器人的外形紧凑,存在一定限制。

第二种方式是添加一个高减速比的减速机,将电机速度转换为扭矩,但这并不是一个好方法,因为这样不仅会增加电机的尺寸,以致超出可用空间,而且以降低速度为代价来增加扭矩也不符合搜救机器人的要求。

这个项目需要使用高功率密度的电机,而且直径只有一根香烟那么大。FAULHABER在美国的子公司MICROMO提供了8毫米和10毫米的直流电机。Recon Robotics公司首席运营官Patrick McKinney说:“FAULHABER为我们提供了规定尺寸范围内最好的解决方案。”


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强化版的搜救侦察机器人配置了超长的尖刺轮,可以在障碍物中间灵活攀爬。

这些电机常用于医疗领域,其功能可以用于特定的应用环境。他补充道:“这些电机已经在50%的负载下持续运行超过168小时,其效果令人印象深刻。”附加的行星齿轮箱可以提供64:1的减速比,这进一步提高了扭矩,但尺寸增加不多。

无人地面车辆的横梁包含一个红外感应的摄像头、红外照明、电机、驱动单元、控制器,以及用于无线电传输数据的收发器。侦察机器人的两个轮子是相互独立驱动的。为此,可以通过带闭环调节器电路的控制系统提供经过相应处理的控制信号。

陀螺仪可以提供z轴反馈(偏转轴),并确保均匀地驱动车轮,从而沿着直线移动。为了使无人地面车辆在所需的路径转向,可通过加速计来监控x轴和z轴运动。加重尾部结构也使得横梁的旋转位置保持稳定,这样摄像机镜头可以精准对焦并获取图像。


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Faulhaber直流微电机


高难度任务

锐光侦察兵红外型机器人的设计是投掷或投放到监视地点。因此,Recon Robotics团队必须设计出从30英尺垂直落地还能正常使用的结构。

他们最开始使用的是航空级的铝材制作底盘,这有助于散热。横梁的钛合金外壳可以保护其内件。轮子是由专用的聚乙烯制成的,也具有冲击吸收器的功能。

当设备抛出落地后,车轮撞击地面的冲击力,有可能使齿轮剥落。为了防止这种情况发生,该团队设计了一个获得专利的机械离合器,在与地面撞击时齿轮会脱离,并在侦察机器人着陆后又重新啮合。得益于FAULHABER电机的高效运转,成像仪、照明器、车轮可以不间断运行,侦察机器人一次充电就可以运行一小时。


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锐光侦察兵红外型机器人可以无线缆操作,并按照命令反馈照片和导航,一次充电可使用一个多小时。

侦察机器人最初是一款为军事应用和相对干净的城市环境中执行特殊任务而设计的监视机器人。当Recon Robotics着手开发用于搜索和救援的版本时,面临着废墟、污垢、和高温应用环境的新要求。

客户规定4英寸的侦察机器人必须在没有助力的情况下独立越过2英寸高的物体。对于这样一台小型机器来说,满足这一规格是一个挑战,尤其是其他要求需要一如既往的严格。最终,这个问题通过直径为10毫米的更强大的电机得以解决,此外,它还采用了稍微加宽的车轮,超长钉子来改善牵引力。

发布时间:2021年8月16日 15:59 人气: 审核编辑:王妍

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