1. 行業背景及挑戰：
清潔行業，尤其是室內清潔，需要大量人工做重復性的勞動，然而越來越多的城市物業，面臨著招工難、成本高的問題。隨著人工智能的發展，智能化無人清潔機器人應運而生。由于是無人化全智能運行，清潔機器人對行進輪電機的要求大幅提高，傳統的有刷電機、簡易無刷電機無法滿足智能化設備的要求。例如，機器人要求電機低速特性好，從而能夠順利完成充電對樁或建立地圖；要求電機體積小、輸出力矩大；要求電機在有水的情況下，也能正常工作；要求電機噪音低，以符合室內環境的要求；要求電機安全性高，能夠快速制動，以幫助機器人不發生撞人、撞墻等事故，讓機器與人和諧相處。
2. 解決方案：
面向清潔機器人行業，和利時電機特地推出了行業專用的伺服電動輪系統，以滿足客戶對行進輪的各種嚴苛要求。以下為我們的清潔機器人行走電機解決方案：
- 產品組合：
伺服電動輪 10050LA2350F30
伺服驅動器 DS20270C
- 解決方案的系統框圖：
- 產品組合的關鍵技術指標：
伺服電動輪 10050LA2350F30
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電機外徑 |
140mm |
安裝方式 |
單邊安裝 |
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電源電壓（V） |
DC 48 |
額定輸出功率（W） |
300 |
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額定轉矩（Nm) |
15 |
瞬間最大轉矩（Nm) |
23 |
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額定電流（A） |
18 |
瞬間最大電流（A） |
27 |
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額定轉速（rpm） |
200 |
最高轉速（rpm） |
400 |
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編碼器形式 |
光電 |
編碼器線數 |
1400 |
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電機防護性能 |
防濺水 |
伺服驅動器 DS20270C
行業應用實景圖
3. 技術優勢
面向清潔機器人行業對電機的高要求，我們的伺服電動輪解決方案，具有突出的技術優勢，能夠完全適用于該行業。我們的技術優勢如下：
1) 載重能力強，可支持機器人總重高達150kg。
2) 低速特性突出、穩定性好，轉速低至1rpm仍能平穩運行。
3) 電機防濺水，可在有水的環境工作。
4) 靜音性能優異，與傳統有刷或無刷電機+減速機方案相比，噪聲低很多，靜音效果好。
5) 節能省電，典型的外轉子伺服電機系統，電流-力矩效率高，節約能耗。
6) 體積小，結構簡單，便于安裝。
7) 加減速能力強，瞬間200%過載能力，可快速制動。
8) 驅動器和電機帶有溫度檢測功能，上位機可實時監測電機內部溫度，提高系統可靠性。
9) 標準和完整的CANopen協議，可靠完善的CAN總線數據包接受和處理機制，保證數據包完整，不丟包。驅動器內置終端電阻，可通過撥碼開關選用。
10) 驅動器具備兩輪差速算法，可在建立機械模型后，給定機器人的線速度、角速度來做整體控制。
11）驅動器具備遠程升級功能，客戶可以通過CAN總線對驅動器進行升級，方便設備維護。
4. 客戶價值
基于上述技術優勢，清潔機器人行業客戶，可以采用該方案快速搭建底盤，形成產品。我們的解決方案也將給客戶帶來成本上的優勢，并且在產品設計、調試驗證、批量生產、售后維護等全生命周期，給客戶帶來超乎預期的價值。
a. 行進輪系的部件成本對比：
- 傳統方案是，機械輪系+減速機+電機+驅動單元；
- 伺服電動輪方案是，伺服電動輪（已含輪胎）+伺服驅動器；
可見，我們的方案，把輪系部件由四個減少為兩個，而且還不包括機械連接機構等零件，因此輪系或底盤成本可以得到優化。同時，伺服電動輪方案，相比傳統方案，還有低速特性好、靜音、制動距離短等諸多優勢，可見性價比很高。
b. 產品設計階段，基于伺服電動輪的底盤設計非常簡單，客戶只需設計簡單的支架即可，由于省掉了減速機，而且電機體積小，可以支持客戶設計出體積小巧的機器人。伺服驅動器體積也同樣小巧，節省了機器人內部的寶貴空間；與上位機的通訊，可只用通訊線來實現與上位機的連接，簡單易行；同時驅動器集成了終端電阻，讓客戶組網更加簡便。
c. 調試驗證階段，基于行業經驗，伺服驅動器已經集成了相應的默認參數，客戶僅需在默認參數基礎上，按照自己的應用屬性，簡單調整幾個參數即可，快速完成適合機器人的底盤系統。
d. 批量生產階段，整個輪系減少了機械輪系、減速機等部件，讓生產過程變得簡單，生產部門僅需用一個螺母把電機軸與支架緊固即可。同時，驅動器可以控制兩臺電機，相比于控制單臺電機的驅動器，減少了安裝步驟，減少了部分連接線，讓驅動器的生產也變得簡單。生產環節，安裝部件的減少，為客戶減少了工時，降低了風險，從而提高了機器人產品的可靠性。
e. 售后維護環節，上位機可以通過CANopen/RS485等通訊方式，與驅動器進行通訊，實時監測電機的運行狀態，例如電機轉速、碼盤信號、電機負載率、電機內部溫度等等，幫助客戶在能夠遠程監測電機狀態，大大提升了維護效率。
無人清潔機器人行業，剛剛起步，有著蓬勃的發展動力。從傳統的清潔設備看，每年僅中國市場就有數萬臺傳統的清潔設備銷售量，而隨著勞動力成本的提高，人們對生活品質提升的不斷追求，無人清潔機器人必將逐漸成為主流。伺服電動輪系統，將給清潔機器人行業客戶帶來全生命周期的價值，而且性價比超乎預期，必將助力清潔機器人行業的快速發展！
