工業4.0 | 如何保證AGV系統供電安全可靠？
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2020-03-23
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1989
一、引言
全球正向工業4.0時代發展，我國工信部此前就推出“中國制造2025”行動戰略大力推進制造業智能化發展，實現從“制造”到“智造”、再到“創造”的轉變。此外，在開年疫情沖擊的環境下，制造企業必須使其制造系統具有彈性、賦能柔性生產。在這些背景下，助推中國制造產業發展，自疫情戰役打響之時，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，很多廠家也不在使用傳統叉車，而是用AGV小車來實現企業生產的自動化搬運工作，以此達到節約企業人工成本,降低工人的勞動強度以及提高生產效率的目的，AGV叉車機器人便是未來的趨勢。
二、AGV叉車機器人基本結構及組件要求
AGV叉車機器人由調度系統進行實時監控及任務指派，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，并通過連續的三角幾何運算來實現AGV的導航。AGV叉車機器人主要由導航系統、車載控制、驅動總成、能量系統以及安全系統組成。如下圖1為比較典型的AGV叉車機器人，其形狀相似于傳統的叉車，并且可以實現自動作業及手動操作模式的切換。
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壓。另外考慮到電機轉動的時候會產生干擾，所以對系統后端關鍵控制板卡類的供電，比如導航、安全等系統，一般需要采用隔離的方案，以保證系統穩定可靠的運行。
圖1 AGV叉車機器人及其系統架構
三、AGV叉車機器人電源解決方案
圖 2 叉車機器人控制系統電源解決方案框圖
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（不同規格叉車供電電池電壓會略有差異），蓄電池電壓經過升壓/逆變電路轉成交流電給驅動及升降電機供電；然后通過非隔離電源KUB4824QB-10A實現24V電壓穩壓，給風扇、聲光報警以及人機交互界面、激光發射機等設備供電。24V再經過隔離電源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生的干擾，避免傳到后端控制部分，保證系統的可靠性。控制（MCU）部分通過K7805-1000R3轉成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。
四、金升陽系列模塊電源的簡介
五、小結
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，逐步規模化、普及化，是未來人工智能需求的合理化發展趨勢。金升陽積極參與助力機器人行業的發展，結合自身技術平臺優勢和自主創新能力，針對AGV機器人系統提供一整套電源解決方案，簡化AGV機器人系統的電路方案，降低了設計和維護成本，綜合提升系統的穩定性、安全性、可靠性。
