歐瑞EVD10驅(qū)動(dòng)器在履帶式特種機(jī)器人底盤(pán)驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用

1. 引言

　　近年來(lái)，全球特種機(jī)器人整機(jī)性能持續(xù)提升，智能化不斷升級(jí)。據(jù)預(yù)測(cè)，2017年全球特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)56億美元；至2020年，全球特種機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)77億美元，2016-2020年的年均增速12%。

　　特種履帶機(jī)器人是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類(lèi)的各種先進(jìn)機(jī)器人。包括服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等。當(dāng)下，國(guó)內(nèi)特種機(jī)器人行業(yè)正面臨技術(shù)和市場(chǎng)的雙重挑戰(zhàn)，技術(shù)門(mén)檻高，研發(fā)周期長(zhǎng)，同時(shí)市場(chǎng)又比較細(xì)分。

　　專(zhuān)家表示，當(dāng)前特種機(jī)器人已具備一定水平的自主智能，已能完成定位、導(dǎo)航、避障、跟蹤、二維碼識(shí)別、場(chǎng)景感知識(shí)別、行為預(yù)測(cè)等任務(wù)。隨著特種機(jī)器人的智能性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性不斷增強(qiáng)，其在軍事、防暴、消防、采掘、建筑、交通運(yùn)輸、安防監(jiān)測(cè)、空間探索、防爆、管道建設(shè)等眾多領(lǐng)域都具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本文以特種履帶機(jī)器人為例，介紹歐瑞傳動(dòng)EVD10驅(qū)動(dòng)器在純電動(dòng)底盤(pán)驅(qū)動(dòng)上的應(yīng)用。

2. 系統(tǒng)概述

　　2.1履帶式器人簡(jiǎn)介

　　履帶式機(jī)器人，主要指搭載履帶底盤(pán)機(jī)構(gòu)的機(jī)器人。履帶移動(dòng)機(jī)器人具有牽引力大、不易打滑、越野性能好等優(yōu)點(diǎn)，可以搭載攝像頭、探測(cè)器等設(shè)備代替人類(lèi)從事一些危險(xiǎn)工作(如排爆、化學(xué)探測(cè)等)，減少不必要的人員傷亡。應(yīng)用范圍及其廣泛。當(dāng)前履帶式機(jī)器人主要包括：軍用機(jī)器人，例如排爆機(jī)器人、反恐機(jī)器人等；民用機(jī)器人，例如消防機(jī)器人、救援機(jī)器人、巡邏機(jī)器人等。

　　2.2 履帶機(jī)器人底盤(pán)功能：

　　履帶機(jī)器人的行走部分是一款通用型履帶式底盤(pán)車(chē)，采用獨(dú)立懸掛設(shè)計(jì)，更好的做到重載避震。內(nèi)部搭載高扭矩永磁同步電機(jī)及減速機(jī)，動(dòng)力強(qiáng)勁。精準(zhǔn)的底盤(pán)高度搭配合理功率的電機(jī)，使得該車(chē)型具有低重心，通過(guò)性強(qiáng)、重載避震運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于復(fù)雜環(huán)境下的機(jī)器人移動(dòng)解決方案。

3. 履帶底盤(pán)結(jié)構(gòu)原理及控制方式：

　　3.1 結(jié)構(gòu)原理：（圖略）

　　以履帶消防機(jī)器人底盤(pán)為例：整車(chē)多采用克里斯蒂獨(dú)立懸掛系統(tǒng)，有“四輪一帶”（驅(qū)動(dòng)輪、支重輪、導(dǎo)向輪、拖帶輪及履帶），張緊裝置和緩沖彈簧，行走機(jī)構(gòu)組成。（圖略）

　　行走時(shí)，車(chē)體履帶與地面接觸，驅(qū)動(dòng)輪不與地面接觸。當(dāng)馬達(dá)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪在減速器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下, 通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪上的輪齒和履帶鏈之間的嚙合, 連續(xù)不斷地把履帶從后方卷起。接地那部分履帶給地面一個(gè)向后的作用力, 而地面相應(yīng)地給履帶一個(gè)向前的反作用力, 這個(gè)反作用是推動(dòng)機(jī)器向前行駛的驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力足以克服行走阻力時(shí), 支重輪就在履帶上表面向前滾動(dòng), 從而使機(jī)器向前行駛。整機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)的左右履帶均可單獨(dú)轉(zhuǎn)向，從而使其轉(zhuǎn)彎半徑更小。

　　3.2 控制方式：

　　電氣控制系統(tǒng)圖：（圖略）

　　整車(chē)采用48V鋰電池供電，由遙控操作臺(tái)操控，底盤(pán)內(nèi)的遙控接收機(jī)接收信號(hào)，輸出脈寬信號(hào)控制兩臺(tái)EVD10-048-85CP1EV1D2M2驅(qū)動(dòng)器及SMMB-302FD7BD 3KW永磁同步電機(jī)，帶動(dòng)減速機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左右兩側(cè)履帶。兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)器采用專(zhuān)用主從控制功能，完美控制底盤(pán)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、懸停功能。

　　3.3 驅(qū)動(dòng)器控制難點(diǎn)：

　　3.3.1驅(qū)動(dòng)器及電機(jī)低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩大：保證底盤(pán)起步加速快，加速性能優(yōu)異；

　　3.3.2驅(qū)動(dòng)器控制性能穩(wěn)定：必須保證底盤(pán)起步、剎車(chē)、減速再加速、拐彎、原地回轉(zhuǎn)時(shí)不抖動(dòng)；

　　3.3.3過(guò)載能力強(qiáng)：保證履帶底盤(pán)在滿(mǎn)載半坡啟動(dòng)、爬樓梯、越障負(fù)載突變時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，不能跳保護(hù)；

　　3.3.4驅(qū)動(dòng)器之間實(shí)現(xiàn)同步及差速控制：保證行走時(shí)兩側(cè)履帶速度一致不跑偏，轉(zhuǎn)彎時(shí)穩(wěn)定控制轉(zhuǎn)彎半徑。

　　3.3.5抗干擾能力強(qiáng)：遙控器接收機(jī)的脈寬信號(hào)控制底盤(pán)行駛速度，在各種場(chǎng)合必須保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4. 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

　　4.1 驅(qū)動(dòng)器主要原器件采用國(guó)際知名品牌產(chǎn)品，性能可靠，具備大電流啟動(dòng)能力和過(guò)載能力。

　　4.2 控制芯片采用TI 120MHZ主頻高性能DSP，采用高性能矢量算法，著重關(guān)注高速弱磁及低速大扭矩控制，啟動(dòng)扭矩大，加速性能優(yōu)異。

　　4.3 可選定速巡航功能 ，車(chē)輛坡道輔助功能，后退限速功能，提高駕駛安全性。

　　4.4 產(chǎn)品具有標(biāo)準(zhǔn)can通訊接口，并可以根據(jù)客戶(hù)提供的要求制定專(zhuān)屬通訊協(xié)議。

　　4.5 兼容永磁同步、異步、直流無(wú)刷多種電機(jī)及多種編碼器，并且具有電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能，方便與不同廠家電機(jī)匹配使用。

　　4.6 具備欠壓、過(guò)壓、電機(jī)過(guò)溫報(bào)警、編碼器故障檢測(cè)、輸出缺相、上電高踏板、電機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)等完善的保護(hù)功能，可在8μS內(nèi)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，并通過(guò)蜂鳴器報(bào)檢測(cè)故障，有效保障行車(chē)安全。

　　4.7 通用產(chǎn)品具有IP55以上的環(huán)境防護(hù)等級(jí)，公司具有更高防護(hù)等級(jí)的設(shè)計(jì)能力以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以設(shè)計(jì)及和制造出滿(mǎn)足不同環(huán)境需求的產(chǎn)品。

5. 驅(qū)動(dòng)器詳細(xì)參數(shù)及調(diào)試注意事項(xiàng)：

　　5.1調(diào)試控制端子及踏板狀態(tài)

　　確保安裝接線沒(méi)有問(wèn)題，尤其是電機(jī)編碼器接口線序完全匹配。上電后可通過(guò)外部可監(jiān)視編程器（歐瑞遠(yuǎn)控LED數(shù)顯面板或者歐瑞電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)器上位機(jī)軟件）對(duì)外部線束連接是否可靠及順序是否正確進(jìn)行確認(rèn)。

　　5.2具體操作遵循一連二設(shè)三觀察：

　　5.2.1一連二設(shè)（表格略）

? ?將驅(qū)動(dòng)器與整車(chē)連接完成后，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況通過(guò)外部可監(jiān)視編程器對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和查看。

　　5.2.2三觀察（圖略）

　　（內(nèi)容略）

　　以上調(diào)試階段均沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題后，可按照正常駕駛習(xí)慣進(jìn)行試運(yùn)行。

6.結(jié)束語(yǔ)：

　　歐瑞傳動(dòng)結(jié)合純電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)要求以及客戶(hù)使用需求，依托多年電氣傳動(dòng)與自動(dòng)化研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)制造了技術(shù)指標(biāo)領(lǐng)先的電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器性能優(yōu)異，控制精度高，結(jié)構(gòu)緊湊，外觀美觀大方，適用于各類(lèi)履帶式、輪式底盤(pán)及電動(dòng)車(chē)輛，外加公司良好的服務(wù)支持，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。