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Vicor電源模塊成功應用于安防機器人

2021-02-04 16:18:42 來源:Vicor
安防機器人作為機器人行業的一個細分領域,立足于實際需求,用來完成安全防護、巡邏監控、災情監測、有害氣體監測等任務,盡量減少事故的發生,降低生命財產的損失。安防機器人雖處于起步階段,但在巨大的市場需求下具有極大的發展潛力和廣闊的應用前景。 
 
萬為機器人作為一家擁有60個以上核心專利,10多項創新創業比賽獲獎的高新技術企業,聯合原國防科技大學共同研制了全國首款智能安保服務機器人ANBOT,自主研發了安防巡邏機器人及系統,為客戶提供移動機器人及相關研發/制造應用解決方案。巡邏機器人應用于安保公司、物資倉庫、重點敏感區域、監獄、機場、社區、工業園區等場景。
 
安防機器人系統

安防機器人是一套復雜的系統,涉及底盤控制、感應、數據采集傳輸及后臺監控等部分。下圖可見的硬件系統包括云臺、紅外熱成像儀、可見光攝像頭、激光雷達、激光測振儀、夜視燈、導航模塊、四驅底盤及天線等。安防機器人及系統功能特點:
  • 巡邏執勤:自主避障、自主定位、自主充電;
  • 360°全景監控:機器人搭載高清夜視攝像頭與傳統監控系統形成立體安防,并提供視頻存儲,歷史視頻查詢;
  • 監測預警:機器人搭載各類監控設備如煙霧探測,熱成像檢測出異??勺詣宇A警;
  • 智能檢測:機器人在工作過程中可進行人像,車輛,行人,特定異常等數據采集與監測;
  • 遠程處置、警告威懾;
  • 巡邏廣播、參觀指引。
 
安防機器人對電源的需求

安防機器人的伺服轉向舵機是機器人的動力中心,電源轉換模塊為此供電并保證伺服舵機的穩定可靠運行??蛻糁安捎玫氖?a href="http://www.myxure.com/analog_power" target="_blank" class="keylink">電源控制芯片式方案,外圍器件多,產品可靠性和一致性較低,同時機器人基本工作在室外,環境適應性更為復雜,如何保證穩定的電源供電和系統的長期可靠工作是工程師一直努力的方向,Vicor電源模塊解決了系統難點問題:
 
  • 較高的效率:保證系統的續航能力和電源系統的最優設計;
  • 較小的體積:受限于機器人的安裝空間,要求外圍器件的體積盡可能??; 
  • 較高的可靠性和長期穩定性:機器人工作于室外,電源系統需要在高溫、雷擊等惡劣環境下具有穩定可靠的輸出;
  • 簡單的散熱處理:電源模塊在最大功率下仍然具有穩定的輸出,這就需要做適當的散熱處理,系統工程師期望電源模塊的散熱設計盡可能簡單。
 
安防機器人電源供電框圖


 
安防機器人最大的不同在于它的靈活性,一般為四輪四驅或六輪六驅且輪子都可以轉向。本系統中使用了Vicor的PI3526和PI3740:48V電池為系統供電,通過PI3740將48V電源轉換為四個轉向伺服舵機需要的24V電壓,每個輪子電流大概為4A,同時也通過PI3740為備用電池供電;PI3526將48V電源轉換為12V電壓,為系統處理器供電。
 
Vicor PI3526及PI3740特性

PI3526是48V輸入(30-60Vin)降壓穩壓器,是48V直接至負載點 (PoL) 應用產品組合中較高電流范圍的解決方案,保持現有48V降壓穩壓器的所有業界領先特性。同時,以僅增加約40% 的封裝體積提供比PI354x穩壓器高1倍的功率性能。PI3526穩壓器可與多達3個穩壓器的組合輕松并聯,支持更高負載電流的應用,采用10x14mm LGA SiP封裝。


 
全新PI3740升降壓穩壓器支持8至60VDC工作電壓范圍,能夠以高達96%的效率提供高達140W的功率及高達8A的輸出電流。PI3740整合了Vicor專有的高頻率零電壓切換 (ZVS) 開關技術,是一款高轉換效率、功率密度的電源模塊,PI3526 和PI3740是汽車、工業、測試自動化、LED 照明以及電池充電等應用的理想選擇。


 
Viocr電源在系統中的優勢

  • PI3526和PI3740體積小、效率高、集成度高,可滿足安防機器人的系統供電需求;
  • PI3526和PI3740具備寬輸入電壓,模塊靈活性高等特點,即使產品指標和終端機型發生變化后也無需更改電源設計,減少了BOM管理成本,深受系統管理人員的青睞;
  • Vicor模塊的集成度高,減少了外圍器件的使用量,提升了運行可靠性和穩定性;
  • Vicor模塊電源擁有資質認證,為客戶的產品銷往海外提供資質保障;
  • PI3526散熱處理簡單,分散型散熱設計保證了系統在惡劣的室外工作環境下依然能穩定、可靠的運行。 
 
系統驗證

萬為機器人擁有一套完整的研發體系,其核心競爭力不僅體現在應用于室外場景伺服舵機底盤的控制上,還擁有一套完備的后臺終端管理和交互系統。萬為機器人在導航定位、差分GPS算法上也有自己的研究。室外機器人具有靈活避障等特點,對各種場景具有極強的適應性。萬為公司重視產品的開發流程,擁有完善的管控機制和完整的測試流程:

  • 單元測試:針對電源部分進行負載穩定性、環境高低溫、滿負載條件下的輸出保護和浪涌等測試;
  • 模擬運行工況的測試:模擬工況測試時考核完整的交互、傳輸和保護性能;
  • 外場測試:在不同的路段下充分考核機器人的運行可靠性和穩定性,外場測試路面包括減速帶路,鵝暖石路,坑洼路面等的測試。

未來合作

Vicor工程師在雙方合作初期響應及時,快速解決問題,提供了完整的技術支持,對電源模塊如何和系統的結合設計給出了獨到的見解,這也是此次電源方案成功導入的主要原因之一。相信隨著雙方合作的日趨緊密,未來將會有更多的產品應運而生,為各行各業的生產生活保駕護航。

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