【應(yīng)用案例】AGV小車(chē)的運(yùn)動(dòng)控制方案

前言

為了提高生產(chǎn)力和優(yōu)化物流，越來(lái)越多的公司實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部物流的自動(dòng)化。因此自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē) (AGV) 到自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR)出現(xiàn)在大家的視野里，工廠(chǎng)車(chē)間和倉(cāng)庫(kù)正在發(fā)生變化。

然而，初始投資和安全問(wèn)題仍然阻礙了 AGV 或 AMR 的廣泛采用。Trinamic久經(jīng)考驗(yàn)的設(shè)計(jì)為運(yùn)動(dòng)控制設(shè)定了性能標(biāo)準(zhǔn)，工程師可以解決這些問(wèn)題并輕松集成高級(jí)診斷和安全功能，而無(wú)需額外成本。受益于即插即用構(gòu)建塊，使運(yùn)動(dòng)控制像 1-2-3 一樣簡(jiǎn)單。

什么是AGV小車(chē)

AGV小車(chē)分為很多種，我們稱(chēng)之為搬運(yùn)機(jī)器人，其用途及功能也是十分的廣泛，在一般大型物流倉(cāng)庫(kù)中我們可以看到，有普通的AGV小車(chē)，其有著自動(dòng)導(dǎo)航定位，負(fù)責(zé)搬運(yùn)貨架或者貨物到指定位置；

有智能型的叉車(chē)式AGV，自動(dòng)檢測(cè)及強(qiáng)大的搬動(dòng)功能，它主要負(fù)責(zé)搬動(dòng)較多并且已經(jīng)疊放整齊的物品；

還有復(fù)合型AGV，在移動(dòng)的AGV小車(chē)上加上了一個(gè)機(jī)械臂，能夠識(shí)別物品，負(fù)責(zé)貨物品的分揀及搬運(yùn)。

面臨的挑戰(zhàn)

由于設(shè)備的特殊性，AGV小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中涉及到人生安全、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)行碰撞安全以及貨物安全等原因，所以它必須要有一個(gè)高精度的定位、運(yùn)行及軌跡運(yùn)行控制系統(tǒng)。那么要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須有一個(gè)可靠、高精度的伺服控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一套軌跡運(yùn)行。

安全性極高的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，絕大多數(shù)情況下首選為伺服驅(qū)動(dòng)器。但是傳統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)器存在的問(wèn)題是什么呢？我們將它為三個(gè)部分：

體積大、價(jià)格昂貴

安裝與操作極其復(fù)雜，給AGV的研發(fā)與生產(chǎn)帶來(lái)了不少的阻礙。

復(fù)雜的伺服算法，特別是想要自主研發(fā)傳統(tǒng)的伺服控制器，而伺服算法，則是一座難以難以逾越的大山。

Trinamic帶來(lái)的方案

為了應(yīng)對(duì)這一難題，Trinamic推出了一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)小型化、低成本化及完整的運(yùn)動(dòng)控制方案。Trinamic結(jié)合自身的運(yùn)動(dòng)控制多年的經(jīng)驗(yàn)，TMC4671運(yùn)應(yīng)而生，它的特點(diǎn)是完美地解決FOC軟算法無(wú)法被一般的企業(yè)掌握的難題，提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案，能夠讓您在短時(shí)間內(nèi)搭建一套完美的伺服工作系統(tǒng)。

TMC4671

TMC4671是一個(gè)純FOC芯片，可為BLDC/PMSM提供磁場(chǎng)矢量控制，它提升了算法，電流環(huán)、速度環(huán)以及位置環(huán)的閉環(huán)。用戶(hù)所要做的，就是通過(guò)簡(jiǎn)單的寄存器配置，然后直接給TMC4761發(fā)送力矩指令、速度指令或者位置指令，從而就無(wú)需再去面對(duì)復(fù)雜的算法。

主要特性：

具有磁場(chǎng)定向控制的伺服控制器

轉(zhuǎn)矩控制（FOC），速度控制，位置控制

前饋控制輸入

集成ADC，delta sigma-ADC前端

編碼器引擎：霍爾模擬/數(shù)字，編碼器模擬/數(shù)字

支持3相PMSM/ BLDC，2相步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)

高級(jí)PWM引擎（25kHz ... 1000kHz）

應(yīng)用程序SPI +調(diào)試（UART，SPI）

步進(jìn)方向接口（S / D）

有哪些改進(jìn)

• 小型化：驅(qū)動(dòng)器模塊化，讓控制系統(tǒng)做到更小
• 性能方面：帶有磁場(chǎng)矢量控制（FOC）
• 控制方面：內(nèi)置算法控制，配置寄存器，控制更簡(jiǎn)單
• 控制功能方面：集成了ADCs、位置傳感器接口、位置差值器
• 成本優(yōu)化方面：更簡(jiǎn)單的研發(fā)低成本且經(jīng)濟(jì)高效的伺服控制系統(tǒng)
  
• 制造工藝方面：QFN76 (10.5×6.5)

總結(jié)

TMC4671是一個(gè)完美解決了伺服算法的芯片，只需通過(guò)簡(jiǎn)單的力矩、速度和位置指令，再結(jié)合常規(guī)的預(yù)驅(qū)和MOS管，就能夠?qū)崿F(xiàn)一套高性能、完整的伺服控制器。