隨著社會發展,中國人口紅利的逐步消失不僅帶來招工難和快速進入老齡化社會等問題,同時也從另一個角度大力推動機器人行業持續增長。特別是2015年以來,隨著人工智能、大數據和《中國制造2025》宏大計劃的推動,整個機器人行業的產銷量屢創歷史新高。這些以前僅存在于科幻片中的機器人正以爆發式增長速度在我們身邊迅速普及開來,并與我們每一個人的日常點滴生活聯系越來越緊密。
從機器人應用環境出發,目前機器人主要可分為工業機器人和服務機器人兩部分,其中工業機器人行業又可進一步細分為一般制造業機器人和半導體電子元器件貼裝機器人。
預計到2020年,全球機器人市場份額將達到252億美元,其中增長速度最快的服務機器人復合年增長率高達17.7%。快速增長的市場和靈活多變的客戶需求,對機器人廠商產品快速迭代提出了前所未有的高要求。更具挑戰性的問題是我們如何在快速開發迭代過程中平衡好性能、可靠性和具備競爭力的價格呢?面對機會與挑戰并存的難題,我們該如何應對才能確保在快速變化的時代引領潮流,獨占鰲頭呢?
解決這些難題的答案之一是巧用、善用結盟的強大力量。利用行業分工,尋求各行業中處于領先地位的專業合作伙伴協助,開發過程中持續專注于自己遠超競爭對手的核心內容,做出遠超行業對手的產品。只有這樣才能掌握主動,避免掉入低價競爭的陷阱。持續創新才能在瞬息萬變的時代一直處于領先地位,做到確保掌握核心技術,從容擁抱環境變化。
TDK-Lambda作為專注于高端工業電源行業幾十年的專業廠商,與機器人行業客戶持續多年合作,從行業痛點出發,提供一系列從前端濾波器、AC-DC開關電源、DC-DC開關電容、冗余模塊等一系列整體供電解決方案。
下面我們利用熱門的服務機器人行業中一個典型應用案例,詳細分享機器人行業供電方案的關注點及應對策略。期望能夠從不同的視角,提供應用信息及注意事項供參考。
下圖為某掛軌式智能巡檢機器人整體供電方案,其主要分為AC-DC軌道供電和機器人機載供電兩部分。
軌道供電部分除了提供24V或者36V軌道供電之外,還為機器人視訊流提供載波通信功能。
機器人行業用戶前端供電比較容易遇到的問題主要為環境因素問題和電磁兼容問題。比較集中的問題有低溫啟動失敗、高溫環境失效率高、環境腐蝕包括空氣硫化和電網浪涌沖擊等問題。
前端供電用的CUS250LD系列為超薄型無風扇電源,提供三防涂層,可確保在-40度低溫環境下可靠啟動,支持70度高溫環境應用,可耐受4級浪涌,最大輸出功率為320W。CUS250LD系列完美解決了上述行業客戶常見并頭痛的應用環境或電磁兼容問題。目前CUS250LD系列多年活躍在多種高溫高濕或極寒環境,經過長期批量驗證,是惡劣環境下應用的高可靠性前端供電方案。
機器人行業用戶機載供電容易遇到的問題主要為重量、發熱量(效率)、電磁兼容、紋波、抗沖擊振動、高低溫環境下冗余二極管帶來電池充不滿等問題。
機器人內部傳統供電方案多為較大尺寸、重量的DC-DC電源。為了滿足抗振動要求,很多產品選擇灌膠處理,這將進一步加大產品的重量,同時對驅動馬達和電池容量也提出更高要求。DC-DC后級串聯的防反灌二極管導通壓降在不同環境溫度下偏差較大,這會導致電池在低溫環境下雪上加霜。為了確保電池電壓在高溫環境下不超過額定值,前端充電電源的恒壓點需要基于高溫環境設置。讓設備處于低溫環境時,二極管壓降增大不少,同樣輸入充電設置時導致電池不能充滿,同時低溫環境下電池內部離子活性顯著下降,這將大大縮短電池在低溫環境下的續航時間。
我們為用戶提供的機載內部供電方案利用98%轉換效率的i6A系列和基于冗余FET方案的EVS-RP系列,為用戶提供恒壓恒流式充電方案,完美解決了上述重量、尺寸、發熱、紋波、高低溫環境應用等一系列痛點問題。
其中i6A系列為額定250W高效率板載式DC-DC電源,體積為33 x 22.9 x 12.7 (mm),重量僅15克,方便實現靈活調節的恒流恒壓式充電應用。
相比傳統的串聯二極管, EVS-RP系列損耗遠遠低于原始方案的損耗,同時更低的導通壓降,極大改善了電池在低溫環境下充電不足的痛點問題。
TDK-Lambda在機器人行業深耕多年,除了在電源產品方面的專注努力之外,本土化團隊和提供快速響應也是我們能夠脫穎而出的重要原因!TDK-Lambda作為一家有著數十年以上行業經驗的專業電源供應商,在本土市場設有工廠、研發中心和廣泛的銷售和技術支持服務網絡。除了提供標準產品及電源解決方案之外,我們也愿意積極配合客戶處理整體系統問題,提供電磁兼容等解決方案。
只有持續專注于自己擅長的核心區域,提供遠好于傳統方案的產品,這樣才能更好地協助客戶做出強競爭力的產品,并帶動行業快速迭代前行。
限于篇幅,本文僅通過上述應用案例簡單管窺一二,其他更多的應用案例歡迎關注我們的公眾號,我們將不斷提供更多的信息供行業客戶參考!