清洁机器人行业应用方案
- 关键词：和利时电机,清洁机器人
- 摘要：清洁行业，尤其是室内清洁，需要大量人工做重复性的劳动，然而越来越多的城市物业，面临着招工难、成本高的问题。随着人工智能的发展，智能化无人清洁机器人应运而生。由于是无人化全智能运行，清洁机器人对行进轮电机的要求大幅提高，传统的有刷电机、简易无刷电机无法满足智能化设备的要求
1.行业背景及挑战：
清洁行业，尤其是室内清洁，需要大量人工做重复性的劳动，然而越来越多的城市物业，面临着招工难、成本高的问题。随着人工智能的发展，智能化无人清洁机器人应运而生。由于是无人化全智能运行，清洁机器人对行进轮电机的要求大幅提高，传统的有刷电机、简易无刷电机无法满足智能化设备的要求。例如，机器人要求电机低速特性好，从而能够顺利完成充电对桩或建立地图；要求电机体积小、输出力矩大；要求电机在有水的情况下，也能正常工作；要求电机噪音低，以符合室内环境的要求；要求电机安全性高，能够快速制动，以帮助机器人不发生撞人、撞墙等事故，让机器与人和谐相处。
2.解决方案：
面向清洁机器人行业，我们特地推出了行业专用的伺服电动轮系统，以满足客户对行进轮的各种严苛要求。以下为我们的清洁机器人行走电机解决方案：
产品组合：
伺服电动轮 10050LA2350F30
伺服驱动器 DS20270C
解决方案的系统框图：
产品组合的关键技术指标：
伺服电动轮 10050LA2350F30
伺服驱动器 DS20270C
行业应用实景图
3.技术优势
面向清洁机器人行业对电机的高要求，我们的伺服电动轮解决方案，具有突出的技术优势，能够完全适用于该行业。我们的技术优势如下：
1)载重能力强，可支持机器人总重高达150kg。
2)低速特性突出、稳定性好，转速低至1rpm仍能平稳运行。
3)电机防溅水，可在有水的环境工作。
4)静音性能优异，与传统有刷或无刷电机+减速机方案相比，噪声低很多，静音效果好。
5)节能省电，典型的外转子伺服电机系统，电流-力矩效率高，节约能耗。
6)体积小，结构简单，便于安装。
7)加减速能力强，瞬间200%过载能力，可快速制动。
8)驱动器和电机带有温度检测功能，上位机可实时监测电机内部温度，提高系统可靠性。
9)标准和完整的CANopen协议，可靠完善的CAN总线数据包接受和处理机制，保证数据包完整，不丢包。驱动器内置终端电阻，可通过拨码开关选用。
10) 驱动器具备两轮差速算法，可在建立机械模型后，给定机器人的线速度、角速度来做整体控制。
11) 驱动器具备远程升级功能，客户可以通过CAN总线对驱动器进行升级，方便设备维护。
4.客户价值
基于上述技术优势，清洁机器人行业客户，可以采用该方案快速搭建底盘，形成产品。我们的解决方案也将给客户带来成本上的优势，并且在产品设计、调试验证、批量生产、售后维护等全生命周期，给客户带来超乎预期的价值。
a.行进轮系的部件成本对比：
-传统方案是，机械轮系+减速机+电机+驱动单元；
-伺服电动轮方案是，伺服电动轮（已含轮胎）+伺服驱动器；
可见，我们的方案，把轮系部件由四个减少为两个，而且还不包括机械连接机构等零件，因此轮系或底盘成本可以得到优化。同时，伺服电动轮方案，相比传统方案，还有低速特性好、静音、制动距离短等诸多优势，可见性价比很高。
b.产品设计阶段，基于伺服电动轮的底盘设计非常简单，客户只需设计简单的支架即可，由于省掉了减速机，而且电机体积小，可以支持客户设计出体积小巧的机器人。伺服驱动器体积也同样小巧，节省了机器人内部的宝贵空间；与上位机的通讯，可只用通讯线来实现与上位机的连接，简单易行；同时驱动器集成了终端电阻，让客户组网更加简便。
c.调试验证阶段，基于行业经验，伺服驱动器已经集成了相应的默认参数，客户仅需在默认参数基础上，按照自己的应用属性，简单调整几个参数即可，快速完成适合机器人的底盘系统。
d.批量生产阶段，整个轮系减少了机械轮系、减速机等部件，让生产过程变得简单，生产部门仅需用一个螺母把电机轴与支架紧固即可。同时，驱动器可以控制两台电机，相比于控制单台电机的驱动器，减少了安装步骤，减少了部分连接线，让驱动器的生产也变得简单。生产环节，安装部件的减少，为客户减少了工时，降低了风险，从而提高了机器人产品的可靠性。
e.售后维护环节，上位机可以通过CANopen/RS485等通讯方式，与驱动器进行通讯，实时监测电机的运行状态，例如电机转速、码盘信号、电机负载率、电机内部温度等等，帮助客户在能够远程监测电机状态。同时，如果客户需要驱动器有软件版本变更，可以采用远程升级的方式来进行，对于分布于各地的设备，减少了很多现场维护的工作量，大大提升了维护效率。
无人清洁机器人行业，刚刚起步，有着蓬勃的发展动力。从传统的清洁设备看，每年仅中国市场就有数万台传统的清洁设备销售量，而随着劳动力成本的提高，人们对生活品质提升的不断追求，无人清洁机器人必将逐渐成为主流。而伺服电动轮系统，将给清洁机器人行业客户带来全生命周期的价值，而且性价比超乎预期，必将助力清洁机器人行业的快速发展！