歐瑞EVD10驅動器在履帶式特種機器人底盤驅動中的應用

1. 引言

　　近年來，全球特種機器人整機性能持續提升，智能化不斷升級。據預測，2017年全球特種機器人市場規模將達56億美元；至2020年，全球特種機器人市場規模將達77億美元，2016-2020年的年均增速12%。

　　特種履帶機器人是除工業機器人之外的、用于非制造業并服務于人類的各種先進機器人。包括服務機器人、水下機器人、娛樂機器人、軍用機器人、農業機器人等。當下，國內特種機器人行業正面臨技術和市場的雙重挑戰，技術門檻高，研發周期長，同時市場又比較細分。

　　專家表示，當前特種機器人已具備一定水平的自主智能，已能完成定位、導航、避障、跟蹤、二維碼識別、場景感知識別、行為預測等任務。隨著特種機器人的智能性和對環境的適應性不斷增強，其在軍事、防暴、消防、采掘、建筑、交通運輸、安防監測、空間探索、防爆、管道建設等眾多領域都具有十分廣闊的應用前景。本文以特種履帶機器人為例，介紹歐瑞傳動EVD10驅動器在純電動底盤驅動上的應用。

2. 系統概述

　　2.1履帶式器人簡介

　　履帶式機器人，主要指搭載履帶底盤機構的機器人。履帶移動機器人具有牽引力大、不易打滑、越野性能好等優點，可以搭載攝像頭、探測器等設備代替人類從事一些危險工作(如排爆、化學探測等)，減少不必要的人員傷亡。應用范圍及其廣泛。當前履帶式機器人主要包括：軍用機器人，例如排爆機器人、反恐機器人等；民用機器人，例如消防機器人、救援機器人、巡邏機器人等。

　　2.2 履帶機器人底盤功能：

　　履帶機器人的行走部分是一款通用型履帶式底盤車，采用獨立懸掛設計，更好的做到重載避震。內部搭載高扭矩永磁同步電機及減速機，動力強勁。精準的底盤高度搭配合理功率的電機，使得該車型具有低重心，通過性強、重載避震運行平穩等優點，廣泛用于復雜環境下的機器人移動解決方案。

3. 履帶底盤結構原理及控制方式：

　　3.1 結構原理：（圖略）

　　以履帶消防機器人底盤為例：整車多采用克里斯蒂獨立懸掛系統，有“四輪一帶”（驅動輪、支重輪、導向輪、拖帶輪及履帶），張緊裝置和緩沖彈簧，行走機構組成。（圖略）

　　行走時，車體履帶與地面接觸，驅動輪不與地面接觸。當馬達帶動驅動輪轉動時，驅動輪在減速器驅動轉矩的作用下, 通過驅動輪上的輪齒和履帶鏈之間的嚙合, 連續不斷地把履帶從后方卷起。接地那部分履帶給地面一個向后的作用力, 而地面相應地給履帶一個向前的反作用力, 這個反作用是推動機器向前行駛的驅動力。當驅動力足以克服行走阻力時, 支重輪就在履帶上表面向前滾動, 從而使機器向前行駛。整機履帶行走機構的左右履帶均可單獨轉向，從而使其轉彎半徑更小。

　　3.2 控制方式：

　　電氣控制系統圖：（圖略）

　　整車采用48V鋰電池供電，由遙控操作臺操控，底盤內的遙控接收機接收信號，輸出脈寬信號控制兩臺EVD10-048-85CP1EV1D2M2驅動器及SMMB-302FD7BD 3KW永磁同步電機，帶動減速機分別驅動左右兩側履帶。兩臺驅動器采用專用主從控制功能，完美控制底盤實現前進、后退、轉向、懸停功能。

　　3.3 驅動器控制難點：

　　3.3.1驅動器及電機低速時輸出轉矩大：保證底盤起步加速快，加速性能優異；

　　3.3.2驅動器控制性能穩定：必須保證底盤起步、剎車、減速再加速、拐彎、原地回轉時不抖動；

　　3.3.3過載能力強：保證履帶底盤在滿載半坡啟動、爬樓梯、越障負載突變時運行穩定，不能跳保護；

　　3.3.4驅動器之間實現同步及差速控制：保證行走時兩側履帶速度一致不跑偏，轉彎時穩定控制轉彎半徑。

　　3.3.5抗干擾能力強：遙控器接收機的脈寬信號控制底盤行駛速度，在各種場合必須保證系統正常運行。

4. 產品優勢

　　4.1 驅動器主要原器件采用國際知名品牌產品，性能可靠，具備大電流啟動能力和過載能力。

　　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，著重關注高速弱磁及低速大扭矩控制，啟動扭矩大，加速性能優異。

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

　　4.4 產品具有標準can通訊接口，并可以根據客戶提供的要求制定專屬通訊協議。

　　4.5 兼容永磁同步、異步、直流無刷多種電機及多種編碼器，并且具有電機參數自學習功能，方便與不同廠家電機匹配使用。

　　4.6 具備欠壓、過壓、電機過溫報警、編碼器故障檢測、輸出缺相、上電高踏板、電機堵轉保護等完善的保護功能，可在8μS內實現保護，并通過蜂鳴器報檢測故障，有效保障行車安全。

　　4.7 通用產品具有IP55以上的環境防護等級，公司具有更高防護等級的設計能力以及實驗設備，可以設計及和制造出滿足不同環境需求的產品。

5. 驅動器詳細參數及調試注意事項：

　　5.1調試控制端子及踏板狀態

　　確保安裝接線沒有問題，尤其是電機編碼器接口線序完全匹配。上電后可通過外部可監視編程器（歐瑞遠控LED數顯面板或者歐瑞電動汽車驅動器上位機軟件）對外部線束連接是否可靠及順序是否正確進行確認。

　　5.2具體操作遵循一連二設三觀察：

　　5.2.1一連二設（表格略）

? ?將驅動器與整車連接完成后，根據系統實際情況通過外部可監視編程器對以下參數進行設置和查看。

　　5.2.2三觀察（圖略）

　　（內容略）

　　以上調試階段均沒有出現問題后，可按照正常駕駛習慣進行試運行。

6.結束語：

　　歐瑞傳動結合純電動汽車設計要求以及客戶使用需求，依托多年電氣傳動與自動化研發和生產經驗，設計制造了技術指標領先的電動汽車驅動器。該驅動器性能優異，控制精度高，結構緊湊，外觀美觀大方，適用于各類履帶式、輪式底盤及電動車輛，外加公司良好的服務支持，增強了企業的市場競爭力。