Vicor電源模塊成功應(yīng)用于安防機(jī)器人
2021-02-04 09:08:14
Vicor
點(diǎn)擊關(guān)注->創(chuàng)芯網(wǎng)公眾號(hào)，后臺(tái)告知EETOP論壇用戶(hù)名，獎(jiǎng)勵(lì)200信元
安防機(jī)器人作為機(jī)器人行業(yè)的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，立足于實(shí)際需求，用來(lái)完成安全防護(hù)、巡邏監(jiān)控、災(zāi)情監(jiān)測(cè)、有害氣體監(jiān)測(cè)等任務(wù)，盡量減少事故的發(fā)生，降低生命財(cái)產(chǎn)的損失。安防機(jī)器人雖處于起步階段，但在巨大的市場(chǎng)需求下具有極大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的應(yīng)用前景。
萬(wàn)為機(jī)器人作為一家擁有60個(gè)以上核心專(zhuān)利，10多項(xiàng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽獲獎(jiǎng)的高新技術(shù)企業(yè)，聯(lián)合原國(guó)防科技大學(xué)共同研制了全國(guó)首款智能安保服務(wù)機(jī)器人ANBOT，自主研發(fā)了安防巡邏機(jī)器人及系統(tǒng)，為客戶(hù)提供移動(dòng)機(jī)器人及相關(guān)研發(fā)/制造應(yīng)用解決方案。巡邏機(jī)器人應(yīng)用于安保公司、物資倉(cāng)庫(kù)、重點(diǎn)敏感區(qū)域、監(jiān)獄、機(jī)場(chǎng)、社區(qū)、工業(yè)園區(qū)等場(chǎng)景。
安防機(jī)器人系統(tǒng)
安防機(jī)器人是一套復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及底盤(pán)控制、感應(yīng)、數(shù)據(jù)采集傳輸及后臺(tái)監(jiān)控等部分。下圖可見(jiàn)的硬件系統(tǒng)包括云臺(tái)、紅外熱成像儀、可見(jiàn)光攝像頭、激光雷達(dá)、激光測(cè)振儀、夜視燈、導(dǎo)航模塊、四驅(qū)底盤(pán)及天線(xiàn)等。安防機(jī)器人及系統(tǒng)功能特點(diǎn)：
- 巡邏執(zhí)勤：自主避障、自主定位、自主充電；
- 360°全景監(jiān)控：機(jī)器人搭載高清夜視攝像頭與傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)形成立體安防，并提供視頻存儲(chǔ)，歷史視頻查詢(xún)；
- 監(jiān)測(cè)預(yù)警：機(jī)器人搭載各類(lèi)監(jiān)控設(shè)備如煙霧探測(cè)，熱成像檢測(cè)出異常可自動(dòng)預(yù)警；
- 智能檢測(cè)：機(jī)器人在工作過(guò)程中可進(jìn)行人像，車(chē)輛，行人，特定異常等數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)；
- 遠(yuǎn)程處置、警告威懾；
- 巡邏廣播、參觀指引；
安防機(jī)器人對(duì)電源的需求
安防機(jī)器人的伺服轉(zhuǎn)向舵機(jī)是機(jī)器人的動(dòng)力中心，電源轉(zhuǎn)換模塊為此供電并保證伺服舵機(jī)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。客戶(hù)之前采用的是電源控制芯片式方案，外圍器件多，產(chǎn)品可靠性和一致性較低，同時(shí)機(jī)器人基本工作在室外，環(huán)境適應(yīng)性更為復(fù)雜，如何保證穩(wěn)定的電源供電和系統(tǒng)的長(zhǎng)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(tǒng)難點(diǎn)問(wèn)題：
- 較高的效率：保證系統(tǒng)的續(xù)航能力和電源系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)；
- 較小的體積：受限于機(jī)器人的安裝空間，要求外圍器件的體積盡可能小；
- 較高的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性：機(jī)器人工作于室外，電源系統(tǒng)需要在高溫、雷擊等惡劣環(huán)境下具有穩(wěn)定可靠的輸出；
- 簡(jiǎn)單的散熱處理：電源模塊在最大功率下仍然具有穩(wěn)定的輸出，這就需要做適當(dāng)?shù)纳崽幚恚到y(tǒng)工程師期望電源模塊的散熱設(shè)計(jì)盡可能簡(jiǎn)單；
安防機(jī)器人電源供電框圖
安防機(jī)器人最大的不同在于它的靈活性，一般為四輪四驅(qū)或六輪六驅(qū)且輪子都可以轉(zhuǎn)向。本系統(tǒng)中使用了Vicor的PI3526和PI3740：48V電池為系統(tǒng)供電，通過(guò)PI3740將48V電源轉(zhuǎn)換為四個(gè)轉(zhuǎn)向伺服舵機(jī)需要的24V電壓，每個(gè)輪子電流大概為4A，同時(shí)也通過(guò)PI3740為備用電池供電；PI3526將48V電源轉(zhuǎn)換為12V電壓，為系統(tǒng)處理器供電。
Vicor PI3526及PI3740特性
PI3526是48V輸入(30-60Vin)降壓穩(wěn)壓器，是48V直接至負(fù)載點(diǎn) (PoL) 應(yīng)用產(chǎn)品組合中較高電流范圍的解決方案，保持現(xiàn)有48V降壓穩(wěn)壓器的所有業(yè)界領(lǐng)先特性。同時(shí)，以?xún)H增加約40% 的封裝體積提供比PI354x穩(wěn)壓器高1倍的功率性能。PI3526穩(wěn)壓器可與多達(dá)3個(gè)穩(wěn)壓器的組合輕松并聯(lián)，支持更高負(fù)載電流的應(yīng)用，采用10x14mm LGA SiP封裝。
全新PI3740升降壓穩(wěn)壓器支持8至60VDC工作電壓范圍，能夠以高達(dá)96%的效率提供高達(dá)140W的功率及高達(dá)8A的輸出電流。PI3740整合了Vicor專(zhuān)有的高頻率零電壓切換 (ZVS) 開(kāi)關(guān)技術(shù)，是一款高轉(zhuǎn)換效率、功率密度的電源模塊，PI3526 和PI3740是汽車(chē)、工業(yè)、測(cè)試自動(dòng)化、LED 照明以及電池充電等應(yīng)用的理想選擇。
Viocr電源在系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)
- PI3526和PI3740體積小、效率高、集成度高，可滿(mǎn)足安防機(jī)器人的系統(tǒng)供電需求；
- PI3526和PI3740具備寬輸入電壓，模塊靈活性高等特點(diǎn)，即使產(chǎn)品指標(biāo)和終端機(jī)型發(fā)生變化后也無(wú)需更改電源設(shè)計(jì)，減少了BOM管理成本，深受系統(tǒng)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(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性；
- Vicor模塊電源擁有資質(zhì)認(rèn)證，為客戶(hù)的產(chǎn)品銷(xiāo)往海外提供資質(zhì)保障；
- PI3526散熱處理簡(jiǎn)單，分散型散熱設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)在惡劣的室外工作環(huán)境下依然能穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。
系統(tǒng)驗(yàn)證
萬(wàn)為機(jī)器人擁有一套完整的研發(fā)體系，其核心競(jìng)爭(zhēng)力不僅體現(xiàn)在應(yīng)用于室外場(chǎng)景伺服舵機(jī)底盤(pán)的控制上，還擁有一套完備的后臺(tái)終端管理和交互系統(tǒng)。萬(wàn)為機(jī)器人在導(dǎo)航定位、差分GPS算法上也有自己的研究。室外機(jī)器人具有靈活避障等特點(diǎn)，對(duì)各種場(chǎng)景具有極強(qiáng)的適應(yīng)性。萬(wàn)為公司重視產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程，擁有完善的管控機(jī)制和完整的測(cè)試流程：
- 單元測(cè)試：針對(duì)電源部分進(jìn)行負(fù)載穩(wěn)定性、環(huán)境高低溫、滿(mǎn)負(fù)載條件下的輸出保護(hù)和浪涌等測(cè)試；
- 模擬運(yùn)行工況的測(cè)試：模擬工況測(cè)試時(shí)考核完整的交互、傳輸和保護(hù)性能；
- 外場(chǎng)測(cè)試：在不同的路段下充分考核機(jī)器人的運(yùn)行可靠性和穩(wěn)定性，外場(chǎng)測(cè)試路面包括減速帶路，鵝暖石路，坑洼路面等的測(cè)試；
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未來(lái)合作
Vicor工程師在雙方合作初期響應(yīng)及時(shí)，快速解決問(wèn)題，提供了完整的技術(shù)支持，對(duì)電源模塊如何和系統(tǒng)的結(jié)合設(shè)計(jì)給出了獨(dú)到的見(jiàn)解，這也是此次電源方案成功導(dǎo)入的主要原因之一。相信隨著雙方合作的日趨緊密，未來(lái)將會(huì)有更多的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，為各行各業(yè)的生產(chǎn)生活保駕護(hù)航。
關(guān)鍵詞：
Vicor
電源
安防機(jī)器人
