嘉騰引爆大功率無線充電技術(shù)

ainet.cn 2021年07月26日

　　隨著AMR被電商和工業(yè)界大量使用后，AMR的安全問題也越來越突出，據(jù)報(bào)道，上個(gè)月英國某著名電商公司，因使用接觸式充電系統(tǒng)，導(dǎo)致巨大火災(zāi)，工廠直接損失達(dá)到1.1億英鎊。在AMR和無人工廠方案被快速而廣泛被應(yīng)用的時(shí)代，機(jī)器人廠商是否深入考量AMR的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，并在解決方案中有完善的預(yù)防機(jī)制，以保證客戶現(xiàn)場的資產(chǎn)安全，將是判斷智能改造方案有效性，和真實(shí)提高工廠經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵元素。

　　嘉騰以安全、穩(wěn)定、可靠作為制造AGV的基本指導(dǎo)理念，在AGV&AMR的安全問題上不斷投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)，從而持續(xù)提升產(chǎn)品的品質(zhì)與安全等級。面對像電池正負(fù)極材料生產(chǎn)過程中，工藝要求不允許現(xiàn)場有裸露的充電銅極的無人工廠改造需求，目前常用的接觸式在線充電和離線充電都不適用。

　　2018年，嘉騰開始與新加坡某公司合作，針對場景與產(chǎn)品的普適性應(yīng)用，聯(lián)手開發(fā)了3+3(三個(gè)發(fā)射端，三個(gè)接受端)的大功率充電系統(tǒng)WCM-01，成功應(yīng)用于電池材料和電池生產(chǎn)企業(yè)。

產(chǎn)品簡介

　　WCM-01采用電磁感應(yīng)技術(shù)傳輸能量，與以往需要車體和充電站需要“親密接觸”才能充上電所不同的是，WCM-01非接觸充電模組只需要“輕輕靠近”(車體與充電站距離70mm以內(nèi))，機(jī)器人就可以進(jìn)行充電。

　　考慮到機(jī)器人的定位誤差對機(jī)器人到達(dá)并對準(zhǔn)充電站的影響，WCM-01特別的線圈結(jié)構(gòu)重新定義了磁路耦合的方式，結(jié)合高功率密度的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變換器，能夠容許機(jī)器人橫向80mm的停車位置偏移。從縱向、橫向兩個(gè)維度釋放了對機(jī)器人高精度定位要求。

　　同時(shí)，WCM-01可達(dá)到近10kW的充電功率，簡單理解，某知名品牌手機(jī)無線充電器功率為15W，WCM-01是其600倍，打破了無線充電效率低而速度慢的傳統(tǒng)印象，叉車這類大型設(shè)備可以在1-2小時(shí)內(nèi)充滿電，速度不輸于傳統(tǒng)充電機(jī)。

與觸點(diǎn)式在線充電相比

　　目前AGV領(lǐng)域的充電方式包括離線充電、在線充電兩種類型。在線充電在市面上常見的解決方案，是觸點(diǎn)式充電，即機(jī)器人自動(dòng)到達(dá)充電位點(diǎn)，機(jī)器人上的充電極板正負(fù)極與充電機(jī)的金屬極板充分接觸而導(dǎo)電充電。

　　觸點(diǎn)式充電為全無人化改造提供了一個(gè)選項(xiàng)，但同時(shí)也存在問題使得無法在全工業(yè)領(lǐng)域廣泛使用：

　　1. 裸露的金屬電極存在電極氧化，電極污損造成的充電故障;機(jī)器人與充電機(jī)的機(jī)械部件對接，尤其是重載的機(jī)器人，充電樁的磨損率較高。

　　2. 潮濕、粉塵、有易燃?xì)怏w的工廠內(nèi)，不可使用裸露電機(jī)的充電方式;

　　3. 觸點(diǎn)式充電時(shí)必須精確對準(zhǔn)，對于定位精度要求高，如實(shí)際運(yùn)行時(shí)不能一次對準(zhǔn)，機(jī)器人需要駛出充電位重新對準(zhǔn)，影響機(jī)器人車隊(duì)工作節(jié)拍。

　　4. 因不同機(jī)器人本體的充電金屬電極尺寸、充電要求、安裝位置都不同，一個(gè)項(xiàng)目里需要部署多種型號的充電樁。

　　相比之下，WCM-01帶來的想象力與眾不同：

　　1. 濕度大、有腐蝕性的，以及對銅鐵鋅等元素敏感的特殊生產(chǎn)環(huán)境用

　　機(jī)器人本體沒有了暴露金屬材質(zhì)的充電接口，從而可以消除水霧、腐蝕性、油污等特殊生產(chǎn)環(huán)境中對機(jī)器人充電刷板造成的影響，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電，完成特定行業(yè)工業(yè)環(huán)境的無人化改造。

　　2. 安全性的提高，帶來無人叉車的生產(chǎn)效率提高，縮短投資回報(bào)周期

　　以往為了提高安全性，將叉車充電站布置在離產(chǎn)線有一定距離的場所，叉車往返于充電站和生產(chǎn)車間浪費(fèi)了較多的時(shí)間和能量，影響叉車實(shí)際的工作時(shí)間。而非接觸充電徹底消除了裸露帶電體，消除了短路、過電流發(fā)熱、觸電的安全隱患，從而使得充電站部署的靈活性得以提高，能夠部署更多的在線充電點(diǎn)，節(jié)省時(shí)間、提高續(xù)航、提高節(jié)拍速度。

　　由于在線充電的頻次提高，叉車可以配置低容量、快充鋰電池，并能夠通過充電調(diào)度的優(yōu)化，減少備用冗余叉車，從而顯著降低投資。

　　3. 適配多種機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)智能充電

　　WCM-01可安裝在不同型號的叉車上，使用同一款非接觸充電站充電。在一個(gè)工廠環(huán)境里，托盤式、平衡重、堆垛叉車、前移式無人叉車，以及移載式、潛伏式AGV等都能夠用同一個(gè)無線充電發(fā)射站充電，解決在工廠內(nèi)車型眾多、需要部署多種充電樁并且備品備件繁雜的問題。

　　4. 為室外無人叉車的應(yīng)用創(chuàng)造條件

　　移動(dòng)機(jī)器人在室外場景下運(yùn)行有較高的技術(shù)挑戰(zhàn)性，嘉騰機(jī)器人在這一課題的投入上已有所斬獲。大黃蜂是嘉騰戶外搬運(yùn)的明星產(chǎn)品，但戶外塵埃、雨水的影響是大黃蜂實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電的障礙，非接觸、無裸露的充電方式才可做到這一點(diǎn)，無接觸充電的產(chǎn)品導(dǎo)入，將為完全版的室外無人叉車開發(fā)創(chuàng)造必要的條件。

　　還有：

　　· WCM-01適用不同叉車型號，安裝改造簡單

　　WCM-01是一個(gè)獨(dú)立模組，只要在叉車外部固定好接收端，在地面部署無線充電發(fā)射站，可以即插即用。

　　· 通用性強(qiáng)

　　不受限于電池類型、充電曲線，無論是24V、48V供電的叉車，都可以用同一款無線充電發(fā)射站。

　　· 適應(yīng)性強(qiáng)

　　WCM-01模組內(nèi)部也是標(biāo)準(zhǔn)化模組，可以組合為充電功率更大或更小的充電站，適應(yīng)不同產(chǎn)品類型的充電需求。

　　這么一來，無論是輕型AGV、重型叉車、服務(wù)機(jī)器人，只要往WCM-01充電站輕輕一靠，就可以輕巧、靈敏、高效地補(bǔ)充電力了。

　　WCM-01如何應(yīng)用?

　　1. 新造AGV使用指南

　　嘉騰機(jī)器人已在某新能源工廠制造項(xiàng)目的無人叉車上成功應(yīng)用了WCM-01無線充電方案。由于該無線充電產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)，使得車端的無線充電接收器集成安裝與接線非常簡單。集成安裝方面，僅在車體上有6個(gè)安裝定位孔，以作固定用。

　　接線方面，將無線充電接收器的正負(fù)極與鋰電池充電口連接，一根通訊線與無人叉車控制器連接即可。

　　WCM-01有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口代碼，將其移植到叉車的控制系統(tǒng)中即可。在充電邏輯方面，幾乎與常規(guī)充電機(jī)的運(yùn)行習(xí)慣完全一致，并且還提供了更為豐富的交互數(shù)據(jù)。

　　2. 舊有AGV升級指南

　　對于特殊場景中，如上述易凝露、易燃易爆環(huán)境或是對銅鐵鋅敏感的場所，曾折中妥協(xié)使用接觸式刷板刷塊方案的無人叉車項(xiàng)目，可以改造成WCM-01無線充電方案。如上所述，在現(xiàn)有叉車上對無線充電接收器集成安裝、接線、軟件升級方面都是模塊化搭載，實(shí)施難度很低而能在充電安全性、可靠性和自動(dòng)化程度上有顯著提升與收益。