安全是無(wú)人導(dǎo)向車 (AGV) 保護(hù)人類和環(huán)境的重中之重。然而，僅有激光掃描儀和安全控制器是不夠的。正確的驅(qū)動(dòng)解決方案對(duì)自動(dòng)運(yùn)輸車輛的安全高效運(yùn)行做出了重大貢獻(xiàn)。

用于無(wú)人駕駛運(yùn)輸車輛的“Argodrive”駕駛和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個(gè)由電機(jī)、特殊齒輪、傳感器和所有必要連接組成的單元，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域移動(dòng)導(dǎo)航。圖片：EBM-Papst

由于日益靈活的生產(chǎn)過(guò)程，貨物的流動(dòng)也在被重新思考--并由無(wú)人駕駛的運(yùn)輸車輛實(shí)現(xiàn)。因此，復(fù)雜的運(yùn)輸任務(wù)可以在生產(chǎn)車間和物流區(qū)有效地完成，而不需要僵硬的材料流動(dòng)方案。理想情況下，AGV完全自由地導(dǎo)航到他們的目的地。這樣一來(lái)，車輛就能獨(dú)立地避開障礙物，在突然出現(xiàn)的人面前安全停下。

因此，安全問(wèn)題必須成為AGV的首要任務(wù)。對(duì)于AGV的制造商和運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，沒(méi)有什么比人們因接觸車輛而受傷更致命的了。與機(jī)器或危險(xiǎn)貨物的碰撞也會(huì)造成相當(dāng)大的損失。因此，AGV必須滿足控制、導(dǎo)航、制動(dòng)和速度監(jiān)測(cè)方面的特定安全功能。工業(yè)領(lǐng)域的相應(yīng)要求在標(biāo)準(zhǔn)DIN EN ISO 3691-4 "無(wú)人駕駛工業(yè)卡車及其系統(tǒng) "中有所規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了監(jiān)測(cè)功能、操作模式和制動(dòng)控制所需的性能水平。

為了實(shí)現(xiàn)安全功能，AGV的組件應(yīng)該能夠盡可能不復(fù)雜地集成到不同的解決方案中。這方面的先決條件是對(duì)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的支持，最重要的是，組件本身已經(jīng)具有廣泛的嵌入式安全功能。AGV的驅(qū)動(dòng)概念在這里起著至關(guān)重要的作用，以便能夠以成本優(yōu)化的方式和盡可能簡(jiǎn)單地配置車輛。

驅(qū)動(dòng)器解決方案的安全作用

關(guān)于自動(dòng)導(dǎo)引車的安全問(wèn)題，安全控制器和用于監(jiān)測(cè)環(huán)境的激光掃描儀發(fā)揮著核心作用。然而，任何行動(dòng)都必須通過(guò)驅(qū)動(dòng)器 "安全 "地實(shí)施。安全關(guān)鍵因素，如制動(dòng)能力、速度、轉(zhuǎn)向角和有效載荷重量是相互依存的，在執(zhí)行AGV的動(dòng)作時(shí)必須考慮到。為了能夠在必要時(shí)通過(guò)安全控制器觸發(fā)這些安全狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)技術(shù)必須能夠處理安全指令。然而，通常情況下，在實(shí)踐中經(jīng)常使用沒(méi)有總線接口和相應(yīng)安全協(xié)議的驅(qū)動(dòng)器，這意味著必須安裝額外的安全編碼器。出于冗余的原因，移動(dòng)軸總是需要第二個(gè)信號(hào)。這些用于監(jiān)測(cè)行進(jìn)方向和驅(qū)動(dòng)器安全速度的安全傳感器需要花費(fèi)資金、整合工作和寶貴的安裝空間。

為此，EBM-Papst已經(jīng)在其緊湊型驅(qū)動(dòng)解決方案 "Argodrive "中集成了實(shí)施基于冗余的安全概念的必要組件。這種驅(qū)動(dòng)-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將推進(jìn)和轉(zhuǎn)向的功能結(jié)合在一個(gè)組件中，并有必要的傳感器和所有必要的連接。每個(gè) "Argodrive "都有冗余的編碼器系統(tǒng)，用它可以很容易地實(shí)現(xiàn)具有全方向機(jī)動(dòng)性的FTF。除了電機(jī)的霍爾傳感器外，還有一個(gè)額外的第二個(gè)編碼器提供所需的冗余，以可靠地記錄準(zhǔn)確的速度。還有一個(gè)為確定轉(zhuǎn)向角而設(shè)計(jì)的冗余編碼器系統(tǒng)。因此，"Argodrive "已經(jīng)為自動(dòng)導(dǎo)引車的高層安全控制提供了產(chǎn)生安全信號(hào)的最重要基礎(chǔ)。因此，AGV的制造商通過(guò)單獨(dú)的編碼器為自己節(jié)省了更多的集成工作，例如，為了記錄回轉(zhuǎn)環(huán)的轉(zhuǎn)向角度以及安全速度。傳感器的可用MttFd值也允許用普通工具計(jì)算可實(shí)現(xiàn)的性能水平。

為了給自動(dòng)導(dǎo)引車制造商在選擇安全控制方面提供最大的自由度，必須支持最重要的商業(yè)化通信標(biāo)準(zhǔn)。

因此，通過(guò) "Argodrive"，EBM-Papst提供了對(duì)CANopen以及EtherCAT的支持，或與Profinet整合到西門子控制環(huán)境中。

安全停車

在緊急情況下，無(wú)人搬送車必須在適合情況的短距離內(nèi)停下來(lái)。當(dāng)然，如果AGV的制動(dòng)行為不佳，安全掃描儀檢測(cè)到的保護(hù)區(qū)域可以擴(kuò)大，但這樣一來(lái)，車輛的運(yùn)行效率和競(jìng)爭(zhēng)力就會(huì)大大降低。無(wú)論保護(hù)區(qū)域的大小，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須在發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)可靠地執(zhí)行安全停車的指令。因此，首先需要高制動(dòng)功率。Argodrive "可以立即啟動(dòng)緊急制動(dòng)，以及控制電動(dòng)減速，最高可達(dá)2.5 m/s2。機(jī)械緊急制動(dòng)扭矩為60牛，而電動(dòng)減速可達(dá)到30牛。機(jī)械制動(dòng)器也可作為固定制動(dòng)器，例如，用于固定受損的AGV，防止其無(wú)意中滾開，甚至在坡道上。

在緊急制動(dòng)的情況下，安裝了四個(gè) "Argodrives "的AGV會(huì)比安裝兩個(gè)單元和支撐輪的AGV更快地靜止--因?yàn)樗兴膫€(gè)驅(qū)動(dòng)器的制動(dòng)扭矩都可用。這已經(jīng)顯示了這一解決方案的顯著優(yōu)勢(shì)：即使只有一個(gè) "Argodrive"，也可以通過(guò)組合驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向功能實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛運(yùn)輸車輛。僅憑兩個(gè) "Argodrives"，F(xiàn)TF就可以選擇全方向的機(jī)動(dòng)性。有了四個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，不僅可以提高可能的運(yùn)輸重量，而且如前所述，還可以提高最大制動(dòng)減速。即使整個(gè)車輛的電源發(fā)生故障，"Argodrive "也會(huì)進(jìn)入一個(gè)安全的停止?fàn)顟B(tài)，以避免不受控制的運(yùn)動(dòng)。這樣就達(dá)到了理想的安全狀態(tài)。

除了高制動(dòng)減速外，該驅(qū)動(dòng)器還必須能輕松地容忍大量的緊急停車而不限制功能。在緊急停車時(shí)，"Argodrive "通過(guò)剎車片將車輪機(jī)械地減速到最大。然而，對(duì)于絕大多數(shù)的制動(dòng)操作，2.5 m/s2的電動(dòng)減速總是足夠的，因?yàn)樽詣?dòng)導(dǎo)引車的減速性能與為正常駕駛速度設(shè)置的保護(hù)場(chǎng)大小相匹配。安全控制系統(tǒng)只有在物體或人突然侵犯AGV前面的狹窄保護(hù)區(qū)域時(shí)才會(huì)啟動(dòng)緊急制動(dòng)。在這里，高度動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控不斷發(fā)生。

綜合彈性

除了用于集成電機(jī)的轉(zhuǎn)向角和速度的傳感器系統(tǒng)冗余之外，整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還必須具有高可靠性。電子元器件的MttFd（Mean-time-to-dangerous-Failure）等核心價(jià)值是無(wú)人駕駛交通工具設(shè)計(jì)者必備的。因?yàn)樗陌踩?jì)算是根據(jù)這些值以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的純機(jī)電部件（例如制動(dòng)器）的 B10 值提供的。B10 值表示組件的標(biāo)稱使用壽命，存活概率為 90%。Sistema 安全軟件工具使用這些值來(lái)確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或任何其他已安裝組件是否可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛運(yùn)輸車輛所需的故障安全。

EBM-Papst 的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)確保了驅(qū)動(dòng)解決方案的長(zhǎng)使用壽命和可靠性。“Argodrive”在其整個(gè)使用壽命期間無(wú)需維護(hù)。這使其有別于機(jī)械上更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)概念，例如需要定期清潔或用油重新潤(rùn)滑的 Mecanum 輪。此外，由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與其他全向驅(qū)動(dòng)裝置相比，“Argodrive”在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中沒(méi)有移動(dòng)電纜或接觸點(diǎn)。此外，驅(qū)動(dòng)組件和傳感器封裝在外殼中，因此不會(huì)暴露在環(huán)境條件下。這消除了失敗的另一個(gè)原因。

不僅僅是組件供應(yīng)商

實(shí)施必要的安全措施對(duì)于無(wú)人駕駛交通工具的開發(fā)者來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，將驅(qū)動(dòng)解決方案盡可能簡(jiǎn)單地集成到整體概念中非常重要。憑借“Argodrive”，EBM-Papst 已經(jīng)提供了大量集成安全功能，使 AGV 制造商的工作更加輕松。這還包括通過(guò)使用 48 VDC 的安全超低電壓運(yùn)行驅(qū)動(dòng)器來(lái)簡(jiǎn)化安裝。在 230 VAC 或更高電壓下運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)限制更少，低電壓水平對(duì)維護(hù)人員的要求也更少。這不僅減少了工作量從而節(jié)省了成本，而且還提高了可靠性和安全級(jí)別（僅保護(hù)性超低電壓）。

無(wú)人駕駛運(yùn)輸車輛制造商也可以借鑒 EBM-Papst 的集成經(jīng)驗(yàn)。全向驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的供應(yīng)商可以借鑒其在項(xiàng)目中的經(jīng)驗(yàn)，從而為 AGV 開發(fā)人員的安全概念的實(shí)施提供建議。例如，這適用于讀取安全信號(hào)、需要注意的事項(xiàng)以及不同總線系統(tǒng)可能出現(xiàn)的缺陷。憑借“Argodrive”，EBM-Papst 不僅將自己視為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組件供應(yīng)商，而且越來(lái)越多地成為無(wú)人駕駛運(yùn)輸車輛制造商的開發(fā)合作伙伴。