穩步實現自主生產

在物聯網（IoT）和工業4.0（Industry 4.0）時代，不論是經銷商領域: 電子商務、零售業、批發商、運輸和倉儲，或是製造商領域: 食品、製藥廠、化學製品、電子零件、機械零件……等，內部的自動化存儲、運輸、分檢、與揀選系統都扮演著至關重要的角色。對於單部件的全自動生產，必須在正確的時間將正確的零件運輸到生產站。憑藉自主的創新運輸系統，新創公司Evocortex與FAULHABER合作，提供眾多車型所需的高度靈活性和精確度。AMR技術大步向前，原料運輸解決方案越來越個人化，並慢慢朝向全自動化目標前進。因此可移動機器人平台，即所謂的自主移動機器人（AMR） 在全球各地的倉庫和自動化產線間，有著越來越廣泛的應用。位於德國紐倫堡的新創企業Evocortex公司成立於2016年，由經驗豐富的機器人技術專家創建，專注在自主移動機器人（AMR）市場。該公司正與鄰近的紐倫堡技術大學及其他教育和研究機構密切合作，追求全新 的AMR概念。

Hubert Bauer（總經理） 說：「 傳統的AMR通常需要因行駛路線或技術流程的變更對客戶的整體空間進行調整，例如：車輛需要視覺標記辨識方向，路徑和交叉口必須符合規定的尺寸以及弧線半徑。而我們希望打造能夠適應客戶需求的輸送機器人，不是由客戶來適應我們的產品。 」

大廳地面像”指紋”一樣標示精準位置

E v o c o r t e x 公司的自主移動機器人（AMR）不需要預先安裝導引系統就能實現精準定位。

Evocortex團隊研發了一組非常巧妙的定位系統self-developed Localization Module (ELM) ，將高解析度鏡頭安裝在車輛底部，紀錄地面的凹凸不平的表面影像獲取”大廳的指紋”，意思是像指紋一樣的精確定位並找到正確路徑，甚至也適用在表面光滑的混凝土地面。

在最初的教導過程中，機器人按照網格圖形在大廳地面上運行。 藉助複雜的演算法，它可以通過不同位置的圖形繪製出 高度精密的地圖。 在未來，還可通過自學 式人工智慧來完成這一步。 除此之外，控制器可以檢測到小車的移動過程。 通過數據組合，它可以在一平方公里的理論 區域內實現毫米級別的定位精度。 為此，機器人只需要對三個點進行識別。 即使 有50%的地面被切屑覆蓋，ELM模組仍 然不受影響，保證完成精確導航。 出現 在地面上的永久性劃痕將被添加到地圖 上，消失的地面特徵也將在一定時間后 被從地圖上清除。 此外還可以為AMR機器人在一個或兩個 端面安裝LIDAR感測器。 它們可以在行 駛方向進行空間掃描和障礙物識別，其 中包括移動的物體，比如穿過運行道路 的人。 運輸車立即停止，以確保工作人 員的安全。

通過麥克納姆輪實現無 限制可移動性 普通車輪只能按照輪軸轉向移動。

採用這 類車輪的車輛如果需要精確定位，就必 須完成類似於停車時的操作。 為了避免 這個情況，Evocortex公司的研發人員 決定採用麥克納姆輪。 它與普通車輪的 環繞式運行表面不同，而是在輪毂上 裝有多個筒形輥輪。 它們與車輪軸 形成4 5 度角， 可以圍繞自己的軸承 軸旋轉。 通過選擇輥輪的形狀、尺寸和間 距，即可實現車輪的連續滾動面。 麥克納姆輪轉動時產生兩個力，一個沿 著車輪的旋轉方向，另一個則與車輪的 旋轉方向形成一個角度。 最終的運動方 向正好位於兩者之間，麥克納姆輪總 是沿著與軸向成45度角的方向運動。 由於輥輪具備可移動性， 因此車輪 的方向不穩定。 如果受到其它的作用 力，車輪的運動方向可能發生任意改 變。 在安裝了四個麥克納姆輪的車 輛上，如果將每個車輪的45度運動方向都 偏移90度角，那麼每個車輪都朝著相 反的方向運動。 通過調整單個車輪的 旋轉方向和速度， 即可控制處於靜 止狀態的車輛朝任何向運動，或在原 地旋轉。 在水準面上，它就可以像氣墊車一樣 完全自由移動。

也就是說，麥克納姆輪讓 機器人可以完成靈活的全方位移動。

可達到毫米級別的精確度 Evocortex公司的AMR機器人還具有另 一個出色的靈活性，那就是它的尺寸不 受任何限制。 "我們可以根據使用者的 需要以毫米為單位對機器人進 行調整， " H u b e r t B a u e r 進一步強 調。" 任何外部尺寸只要在在400x800 和8 0 0 x 1 2 0 0 毫米的範圍內都可以得 到實現。 "EvoRobot R&D 和 EvoRobot Industrial系列產品的尺寸幾乎與承 載平臺的外部尺寸相等。 所有的技術部 件—感測器、控制器、提升單元和車輪驅動 裝置都安裝在平臺下方。 車輪驅動模組是實現可擴展性的關 鍵因素。 它直接安裝在車輪上方，與車輪 共同構成一個標準化的獨立功能單元。 這樣一來，車輪的安裝間距就不受到限 制。 功率大，尺寸小的電機在實現此技術 要求上起到了決定性作用。 "為了找到最適合的電機，我們對市面 上的產品進行了仔細審核，"Hubert Bauer 在回憶研發階段的情況時說道。 "只有FAULHABER的產品才具備我們需要的功 率密度。 其它廠家的電機如果能夠達到我 們要求的轉矩，體積都太大。 ”

功率大，體積小

EvoRobot 的車輪模組安裝了3257... CR或3272... CR系列直流微電機。 每台電機都配備一個IEF3編碼器和38/2S減 速箱。 為了實現快速停止以及確保車 輪停止后能夠鎖定，車輪電機還配有 制動器。 "依靠這些微電機的強大動 力，EvoRobot可以輸送重達120公斤的 托盤，"Hubert 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 產品主要用於小負載托盤的運輸。 這款AMR機器人內部的空間更加 緊湊。 它的離地間隙還不到100 mm。 因此研發人員選擇了所謂的「扁平轉 子電機」——也就是長度僅21毫米的4221... BXT系列無刷電機。 公司總經理認 為，從長遠角度看，EvoRobot機器人也 會改用無刷電機，而且模組會進一步實現 標準化。 接下來，Evocortex計劃要實現 2 台或4 台E v o C a r r i e r 的組合控制。 這樣的話，它們就可以共同運輸一個歐標 托盤，甚至整個貨架，這無疑將是應用領域的進一步擴展。 除了功率和體積比以外，零維護和持續 工作可靠性在AMR運行方面也起重要作 用。 "在使用壽命方面FAULHABER電機超越了我們的期待，"Hubert Bauer說 道。 不僅如此，這些驅動裝置還可以 和普通工業控制器組合。 FAULHABER公 司的專家們也積極配合我們，為量產找到 最佳的參數設置。 ”