在工業(yè)4.0時代發(fā)展和開年疫情沖擊下，智能制造機器人再次成為行業(yè)焦點。其中，AGV叉車機器人采用先進視覺導航技術，基于環(huán)境自然特征建圖、導航和規(guī)劃路徑，無需鋪設軌道和地標，無需改造客戶作業(yè)場景，即使在動態(tài)環(huán)境中也有很高的魯棒性，部署成本低且見效快。可以精準定位并叉取貨物，實現(xiàn)機臺到機臺、機臺到地面、地面到地面、以及疊放托盤等多種模式；可不間斷工作，運行靈活，以及多重叉車安全保障，保證現(xiàn)場人員設備安全；在此背景下，本文針對AGV叉車機器人系統(tǒng)，提出系統(tǒng)的電源應用方案，致力于簡化系統(tǒng)設計并提高系統(tǒng)的可靠性。

引言

全球正向工業(yè)4.0時代發(fā)展，我國工信部此前就推出「中國制造2025」行動戰(zhàn)略大力推進制造業(yè)智能化發(fā)展，實現(xiàn)從「制造」到「智造」、再到「創(chuàng)造」的轉(zhuǎn)變。此外，在開年疫情沖擊的環(huán)境下，制造企業(yè)必須使其制造系統(tǒng)具有彈性、賦能柔性生產(chǎn)。在這些背景下，助推中國制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，自疫情戰(zhàn)役打響之時，AGV機器人成為聚焦點。

AGV是Automated Guided Vehicle的縮寫，意即「自動導引運輸車」。AGV裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能。

磁導引AGV

在人工成本越來越貴的今天，減少、節(jié)約人工成本便成為當下的必然趨勢。在這樣的趨勢下，很多廠家也不再使用傳統(tǒng)叉車，而是用AGV小車來實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的自動化搬運工作，以此達到節(jié)約企業(yè)人工成本,降低工人的勞動強度以及提高生產(chǎn)效率的目的。AGV叉車機器人便是未來的趨勢。

AGV叉車機器人基本結構及組件要求

AGV叉車機器人由調(diào)度系統(tǒng)進行實時監(jiān)控及任務指派，通過特殊地標導航自動將物品運輸至指定地點，最常見的引導方式為磁條引導，激光引導，RFID引導等。以激光導航為例，在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板，AGV通過發(fā)射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，來確定其當前的位置和方向，并通過連續(xù)的三角幾何運算來實現(xiàn)AGV的導航。AGV叉車機器人主要由導航系統(tǒng)、車載控制、驅(qū)動總成、能量系統(tǒng)以及安全系統(tǒng)組成。如下圖1為比較典型的AGV叉車機器人，其形狀相似于傳統(tǒng)的叉車，并且可以實現(xiàn)自動作業(yè)及手動操作模式的切換。

圖1  AGV叉車機器人及其系統(tǒng)架構

叉車機器人通過電池供電，依靠電機帶動叉車行駛，而電機一般直接用蓄電池/鋰電池供電，大部分模塊供電沒有嚴格的隔離要求，同時為了避免電池電壓波動的影響，一般需要一個非隔離的大功率電源進行穩(wěn)壓。另外，考慮到電機轉(zhuǎn)動的時候會產(chǎn)生干擾，所以對系統(tǒng)后端關鍵控制板卡類的供電，比如導航、安全等系統(tǒng)，一般需要采用隔離的方案，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行。

AGV叉車機器人電源解決方案

圖 2  叉車機器人控制系統(tǒng)電源解決方案框圖

AGV叉車機器人電源方案如圖2所示，前端采用48V蓄電池組供電（不同規(guī)格叉車供電電池電壓會略有差異），蓄電池電壓經(jīng)過升壓/逆變電路轉(zhuǎn)成交流電給驅(qū)動及升降電機供電；然后通過非隔離電源KUB4824QB-10A實現(xiàn)24V電壓穩(wěn)壓，給風扇、聲光報警以及人機交互界面、激光發(fā)射機等設備供電。24V再經(jīng)過隔離電源URB2424LD-20WR3給到電機控制部分以及給MCU部分提供隔離供電，該電源具有1500VDC隔離電壓，可以隔離電機及逆變電路產(chǎn)生的干擾，避免傳到后端控制部分，保證系統(tǒng)的可靠性。

控制（MCU）部分通過K7805-1000R3轉(zhuǎn)成5V供電，該模塊具有小體積、高效率、低溫升等特點，特別適合機器人中的應用。機器人中一般采用CAN通訊方式，金升陽提供的B0505XT-1WR3隔離電源可保證通訊的可靠性，當然此處也可以直接選用金升陽的集隔離電源、通信芯片、隔離芯片及簡單EMC防護器件于一體的超小體積通信接口模塊TD501MCAN。

金升陽系列模塊電源的簡介

AGV機器人等智能設備將逐漸替代人工，用于一些重復性和無增加價值的搬運等工作，逐步規(guī)模化、普及化，是未來人工智能需求的合理化發(fā)展趨勢。

金升陽積極參與助力機器人行業(yè)的發(fā)展，結合自身技術平臺優(yōu)勢和自主創(chuàng)新能力，針對AGV機器人系統(tǒng)提供一整套電源解決方案，簡化AGV機器人系統(tǒng)的電路方案，降低了設計和維護成本，綜合提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。