Проектирование линейного сервопривода для AGV (автоматизированных управляемых транспортных средств)илиAMR (автономных мобильных роботов) включает в себя такие аспекты, как точность, компактность, эффективность и динамическое управление. Ниже представлен структурированный подход к проектированию такого привода.
1. Основные требования к линейным приводам AGV/AMR
Функциональные требования
Грузоподъемность (например, 50-500 кг для механизмов подъема/наклона).
• Длина хода (обычно от 100 до 500 мм для автономного электропривода).
• Скорость и ускорение (например, от 30 до 200 мм/с для плавной работы).
• высокая точность (± 0,1 мм или выше для задач центровки).
• Рабочий цикл (непрерывная или прерывистая работа).
• Экологические и эксплуатационные ограничения
• Компактность и малый вес (для использования в системах AGV / AMR).
• Низкое энергопотребление (эффективность работы от батареи).
• Пыле- и влагозащищенность (IP54 или выше для промышленных условий).
• Низкий уровень шума и вибрации (для применения в роботах для совместной работы).
2. Выбор линейных сервоприводов
Типы приводов
|
Тип |
Плюсы |
Аферы |
Лучше всего подходит для |
|
Шариковых винтов |
Высокая точность, высокая нагрузка |
Низкая скорость, более высокая стоимость |
Подъем, точное позиционирование |
|
Ходовой винт |
Низкая стоимость, самоблокирующийся |
Низкая эффективность, износ со временем |
Применение в легких условиях эксплуатации |
|
Привод с ременным приводом |
Высокая скорость, низкие эксплуатационные расходы |
Меньшее усилие, меньшая точность |
Регулировка конвейера |
|
Линейный двигатель |
Сверхбыстрый прямой привод |
Дорогостоящее и сложное управление |
Высокоскоростная сортировка |
Для систем AGV/AMR чаще всего используется шариковый винт иликомпактный сервопривод с линейным приводом.
3. Выбор двигателя (сервопривод или Шаговый)
|
Параметр |
Серводвигатель |
Шаговый двигатель |
|
Точность |
Очень высокий (замкнутый цикл) |
Хороший (разомкнутый цикл, может быть потеря шагов) |
|
Скорость |
Высокая (более 3000 оборотов в минуту) |
Умеренная (обычно 1000 оборотов в минуту) |
|
Крутящий момент |
Высокая на высоких скоростях |
Падает на высоких скоростях |
|
Контроль |
Сложный (требуется кодировщик) |
Простой (импульс/направление) |
|
Стоимость |
Выше |
Ниже |
Рекомендация:
Серводвигатель (для высокоточного динамического управления).
Шаговый двигатель(для экономичных низкоскоростных приложений).
4. Особенности механической конструкции
A. Рама и крепление
Алюминиевый профиль (легкий, жесткий).
Линейные направляющие (для плавного перемещения, например, направляющие THK/HIWIN).
Компактный корпус (для установки в конструкцию AGV).
B. Расчет усилия и крутящего момента
Усилие (Н)=2π&умножить;Крутящий момент (Нм)&умножить;КПД/ход (м/об)
Пример:
Крутящий момент двигателя = 5 Нм
Ход шарикового винта = 10 мм (0,01 м)
КПД = 90%
Усилие = 2π&умножить на 5&умножить на 0,9/0,01≈2827N (~288 кг)
C. Скорость и обороты в минуту
Линейная скорость (мм/с) = об/мин и время опережения (мм/об)/60
Пример:
Двигатель 1500 об/мин, опережение 10 мм и 250 мм/с
5. Система управления и обратной связи
A. Контроллер движения
PLC (для промышленных AGV).
Встроенный контроллер (AMR на базе ROS).
Сервопривод (для точного позиционирования).
Датчики B.
Кодер (для обратной связи с серводвигателем).
Концевые выключатели (для определения конца хода).
Датчик усилия (если требуется точное регулирование усилия).
Протокол связи C.
CANopen (распространен в промышленных AGV).
EtherCAT (для высокоскоростного управления).
Modbus RTU/TCP (для упрощения настройки).
6. Интеграция с AGV/AMR
Типичные области применения
Подъемный механизм (для обработки поддонов).
Наклонная платформа (для выгрузки грузов).
Регулировка конвейера (для погрузки/разгрузки).
Точное выравнивание (для стыковки).
источник питания
24 В/ 48 В постоянного тока (стандарт для автономных электроприводов).
Управление батареями (маломощные режимы для экономии энергии).
7. Пример конструкции
Технические характеристики
Нагрузка: 200 кг
Ход: 300 мм
Скорость: 50 мм/с
Точность: ± 0,05 мм
Компоненты
Привод: Шариковый винт (ход 10 мм).
Двигатель: Серводвигатель мощностью 400 Вт (3 Нм, 3000 об/мин).
Контроллер: сервопривод EtherCAT + ПЛК.
Датчики: Абсолютный энкодер + концевые выключатели.
8. Преимущества линейных сервоприводов AGV/AMRs
✔ Высокая точность (для точной стыковки).
✔ Энергоэффективность (по сравнению с пневматикой/гидравликой).
✔ Программируемость (адаптивные профили скорости/усилия).
✔ Низкие затраты на техническое обслуживание (не требуется смазка).
9. Проблемы и решения
|
Вызов |
Решение |
|
Высокая стоимость |
Используйте шаговые двигатели для решения более простых задач |
|
Повышение температуры |
Выбирайте высокоэффективные шариковые винты |
|
Разрядка аккумулятора |
Реализуйте рекуперативное торможение |
|
Вибрация |
Используйте амортизаторы или муфты с малым зазором |
Вывод
Для систем AGV/AMRлинейный шарико-винтовой привод с сервоприводомидеально подходит для обеспечения точности, эффективности и надежности. Основные этапы включают в себя:
• Определение требований к нагрузке, скорости и ходу.
• Выберите тип двигателя (сервопривод/шаговый привод) и приводной механизм.
• Интегрируется с системами управления движением и обратной связи.
• Обеспечивает компактность, легкость и надежность конструкции.
Вам нужна помощь в выборе конкретных компонентов (например, модели двигателя, размера винта) или в интеграции с САПР? Поделитесь с нами своим запросом на проект AGV.
