Thiết kế bộ truyền động tuyến tính servo trong AGV/AMR

Thiết kế bộ truyền động tuyến tính servo cho AGV (Xe có hướng dẫn tự động) hoặc AMR (Robot di động tự động) liên quan đến các cân nhắc như độ chính xác, độ nén, hiệu quả và điều khiển động. Dưới đây là một cách tiếp cận có cấu trúc để thiết kế một bộ truyền động như vậy.

1. Các yêu cầu chính đối với Bộ truyền động tuyến tính AGV/AMR

Nhu cầu chức năng
• Khả năng chịu tải (ví dụ: 50–500 kg đối với cơ cấu nâng/nghiêng).
• Chiều dài hành trình (thường là 100–500 mm đối với ứng dụng AGV).
• Tốc độ & Gia tốc (ví dụ: 30–200 mm/s để vận hành trơn tru).
• Độ chính xác (± 0,1 mm hoặc cao hơn cho nhiệm vụ căn chỉnh).
• Chu kỳ làm việc (hoạt động liên tục hoặc gián đoạn).
• Những hạn chế về môi trường và hoạt động
• Nhỏ gọn & Nhẹ (để phù hợp với phạm vi sử dụng của AGV/AMR).
• Tiêu thụ điện năng thấp (hiệu suất sử dụng pin).
• Khả năng chống bụi/nước (IP54 hoặc cao hơn đối với môi trường công nghiệp).
• Độ ồn và độ rung thấp (đối với các ứng dụng robot cộng tác).

2. Lựa chọn bộ truyền động tuyến tính servo
Các loại thiết bị truyền động

Đối với các ứng dụng AGV/AMR, vít bi hoặc thiết bị truyền động tuyến tính servo nhỏ gọn là phổ biến nhất.

3. Lựa chọn động cơ (Servo so với Stepper)

Khuyến nghị:
Động cơ servo (cho độ chính xác cao, điều khiển động).
Động cơ bước (đối với các ứng dụng tốc độ thấp, nhạy cảm với chi phí).

4. Cân nhắc về thiết kế cơ khí

A. Khung & Lắp đặt
Profile nhôm (nhẹ, cứng).
Hướng dẫn tuyến tính (để chuyển động mượt mà, ví dụ: đường ray THK/HIWIN).
Vỏ nhỏ gọn (để phù hợp với cấu trúc AGV).

B. Tính toán lực và mô men xoắn
Lực (N)=2π×Mô-men xoắn (Nm)×Hiệu suất/Độ dẫn (m/vòng)

Ví dụ:
Mô-men xoắn động cơ = 5 Nm
Đầu vít bi = 10 mm (0,01 m)
Hiệu suất = 90%
Lực = 2π×5×0,9/0,01≈2827N (~288 kg)

C. Tốc độ & vòng/phút

Tốc độ tuyến tính (mm/s)=RPM×Lead (mm/rev)/60
Ví dụ:
Động cơ 1500 vòng/phút, dây dẫn 10 mm → 250 mm/s

5. Hệ thống điều khiển và phản hồi

A. Bộ điều khiển chuyển động
PLC (dành cho AGV công nghiệp).
Bộ điều khiển nhúng (AMR dựa trên ROS).
Ổ đĩa servo (để định vị chính xác).
B. Cảm biến
Bộ mã hóa (cho phản hồi động cơ servo).
Công tắc giới hạn (để phát hiện kết thúc hành trình).
Cảm biến lực (nếu cần kiểm soát lực chính xác).
C. Giao thức truyền thông
CANopen (phổ biến trong AGV công nghiệp).
EtherCAT (để điều khiển tốc độ cao).
Modbus RTU/TCP (để thiết lập đơn giản hơn).

6. Tích hợp với AGV/AMR

Ứng dụng điển hình
Cơ cấu nâng (để xử lý pallet).
Sàn nghiêng (để đổ tải).
Điều chỉnh băng tải (để tải/dỡ hàng).
Căn chỉnh chính xác (để lắp ghép).

Nguồn điện
24V/48V DC (tiêu chuẩn cho AGV).
Quản lý pin (chế độ năng lượng thấp để tiết kiệm năng lượng).

7. Thiết kế mẫu

Thông số kỹ thuật
Tải trọng: 200 kg
Hành trình: 300 mm
Tốc độ: 50mm/giây
Độ chính xác: ± 0,05 mm

Linh kiện
Thiết bị truyền động: Vít bi (dây 10 mm).

Động cơ: Động cơ servo 400W (3 Nm, 3000 vòng/phút).
Bộ điều khiển: Ổ đĩa servo EtherCAT + PLC.
Cảm biến: Bộ mã hóa tuyệt đối + công tắc giới hạn.

8. Ưu điểm của Bộ truyền động tuyến tính servo trong AGV/AMR

✔ Độ chính xác cao (để lắp ghép chính xác).
✔ Tiết kiệm năng lượng (so với khí nén/thủy lực).
✔ Có thể lập trình (cấu hình tốc độ/lực thích ứng).
✔ Ít phải bảo trì (không cần bôi trơn).

9. Thách thức & Giải pháp

Kết luận

Đối với các ứng dụng AGV/AMR, thiết bị điều khiển bằng servo thiết bị truyền động tuyến tính vít bóng là lý tưởng cho độ chính xác, hiệu quả và độ tin cậy. Các bước chính bao gồm:
• Xác định các yêu cầu về tải trọng, tốc độ và hành trình.
• Chọn loại động cơ (servo/stepper) và cơ cấu truyền động.
• Tích hợp với hệ thống điều khiển chuyển động và phản hồi.
• Đảm bảo kết cấu nhỏ gọn, nhẹ và chắc chắn.

Bạn có muốn được trợ giúp về việc lựa chọn thành phần cụ thể (ví dụ: kiểu động cơ, kích thước vít) hoặc tích hợp CAD không? Chia sẻ yêu cầu dự án AGV của bạn với chúng tôi.