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扫描地板的“指纹”:Evocortex精确到毫米的自主移动机器人导航

原创 2022-01-25 13:23 DDing 来源:中国AGV网
德国Evocortex 公司

在物联网(IoT)和工业4.0时代,内部物流正发挥着越来越重要的作用。物料和货物的精确运输正成为高效生产的一个重要因素。来自德国Evocortex机器人公司的自主移动机器人系统通过不寻常的手段完成这一任务,所使用的Faulhaber电机的功率密度对于实现其创造性的技术概念也是决定性的。

如今,"生产 "一词已经成为 "复杂性 "的同义词。产品越来越多地按照客户的个别规格生产;通过物联网连接,即使批量只有一个单位,也可以实现完全自动化生产。如此多的变体需要紧密地交织在一起,同时也需要非常灵活的流程。正确的零件和部件--几乎有无限的变化--必须在正确的时间在各个生产站准备好。

高级AMR

物料的运输,例如供应点和生产设施之间的运输,正变得越来越个性化,同时应尽可能地自动化。因此,移动机器人平台--在业界被称为自主移动机器人(AMR)--在世界各地的仓库和生产车间越来越普遍。

位于德国纽伦堡的初创公司Evocortex成立于2016年,有机器人专家的参与,专注于这个市场。与附近的纽伦堡技术大学和其他教育和研究机构密切联系,该公司以全新的AMR概念进入市场。通过其产品,它为现代内部物流的要求提供了创造性和创新的解决方案。

大厅地板的 "指纹 "表明了准确的位置

Evocortex公司的自主移动机器人(AMR)不需要任何预先安装的引导系统来识别其位置并找到正确的道路。他们只是依靠大厅地板上的不规则现象。这些不规则的地方也可以在普通光滑的混凝土地面上发现,并被机器人的高分辨率相机记录下来。该相机位于车辆底部,覆盖面积为10 x 10厘米,并使用图像数据创建相当于大厅地板的指纹。在这个巧妙的系统背后是Evocortex公司开发的本地化模块(ELM)。

在最初的学习过程中,机器人以网格模式在大厅的地板上行走。在复杂算法的帮助下,从单个点的模式中创建一个高精度的地图。在未来,这也将通过使用人工智能的自我学习来实现。此外,该控制器还能检测到车辆自身的运动。通过结合这些数据,它可以在一平方公里的理论区域内对车辆进行定位,精确度达到毫米级。为此,三个确定的点就足够了。即使50%的地板被锯末覆盖,ELM仍然不受影响,并保证坚固、精确和准确的导航。地板上新的永久性划痕被添加到地图上,而已经消失的元素在一定时间后被移除。

AMR可以选择在一个或两个侧面配备额外的激光雷达传感器。这些设备扫描行进方向的区域,并识别障碍物,包括移动的障碍物,如穿越路径的人。然后车辆立即停止,以确保员工的安全。

使用Mecanum轮子的无限流动性

一个正常的轮子只在与它的轴相同的方向移动。为了准确定位带有这种车轮的车辆,有必要以与停车时相同的方式进行操纵。为了避免这种情况,Evocortex的开发者选择了Mecanum轮。在其轮辋上安装的不是封闭的运行表面,而是圆顶滚子。它们与轮轴呈45度角固定,并能围绕自己的斜向支撑轴旋转。滚子的形状、大小和间距的选择是为了使轮子有一个连续的滚动表面。

当Mecanum轮子转动时,会产生两个力的分量,一个是整个轮子的旋转方向,另一个是与它垂直的方向。由此产生的运动方向位于两者之间:Mecanum轮 "希望 "以与轴线方向成45度的角度运动。然而,由于辊子的流动性,它没有方向性的刚性。当其他力被施加时,运动可以向任何方向偏转。

在有四个Mecanum轮子的车辆上,45度角各偏移90度。然后每个轮子向不同方向旋转。通过改变每个单独车轮的旋转方向和速度,可以从静止状态下将车辆转向任何方向,或在现场将其转向。在水平面上,它就可以像气垫船一样自由移动。因此,Mecanum轮子使机器人能够以敏捷和全向的方式移动。

毫米级的可扩展性

Evocortex AMR提供了进一步的灵活性:它们可以以几乎无限的尺寸生产。"如果有必要,我们可以根据客户的要求对我们的机器人进行一毫米一毫米的调整。"首席执行官Hubert Bauer强调说:"在400×480和800×1200毫米之间,所有的外部尺寸都是可行的。就EvoRobot研发和EvoRobot工业产品系列而言,这些尺寸也与载体平台的外部尺寸大致相符。所有的技术--传感器、控制装置、提升装置和车轮驱动--都安装在平台下。“

轮子驱动模块是这种可扩展性的决定性因素。它位于每个车轮的正上方,与它形成一个标准化的独立功能单元。因此,车轮可以以任何距离安装在一起。这种安排的决定性先决条件是一个尺寸非常小的强大电机。

"我们非常仔细地研究了市场上哪些电机适合这种类型的应用。只有在Faulhaber那里,我们才找到了我们需要的功率密度。竞争对手的发动机需要更大的空间来满足所需的扭矩。”Bauer回忆起开发阶段的情况

巨大的功率,最小的尺寸

EvoRobot的轮子模块配备了3257...CR或3272...CR系列的直流电机。每个都有一个IEF3编码器和一个38/2 S齿轮箱。车轮电机也有一个制动器,用于快速停止,并确保车轮在停止时保持锁定状态。"由于这些微电机的巨大功率,EvoRobot能够处理高达200公斤的负载,并很快处理更大的负载。"Huber Bauer解释说:"运输工具还在一个倾斜五度的斜坡上工作,速度为每秒一米。"

EvoCarrier产品系列是为运输小型零件容器而设计的。在这个AMR内部,空间甚至比EvoRobot更有限。该机器人的高度不到100毫米。这使得它可以在运输货物下方的极低开口处移动。两个或四个EvoCarriers也可以一起工作,运输托盘或整个货架。在驱动方面,研发人员选择了一个所谓的 "扁平转子电机"--4221...BXT系列的无刷电机,长度仅为21毫米。因此,EvoCarrier可以用脚轮运输成堆的小零件容器(KLT),总重量可达120公斤。首席执行官认为,从长远来看,EvoRobot也有可能改用无刷电机,而且模块的标准化也将继续。

除了功率/体积比之外,免维护操作和连续服务的可靠性在AGV的运行中起着特别重要的作用。

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