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

Evocortex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。 ”