【应用案例】AGV小车的运动控制方案

前言
为了提高生产力和优化物流,越来越多的公司实现了内部物流的自动化。因此自动导引运输车 (agv) 到自主移动机器人 (amr)出现在大家的视野里,工厂车间和仓库正在发生变化。
然而,初始投资和安全问题仍然阻碍了 agv 或 amr 的广泛采用。trinamic久经考验的设计为运动控制设定了性能标准,工程师可以解决这些问题并轻松集成高级诊断和安全功能,而无需额外成本。受益于即插即用构建块,使运动控制像 1-2-3 一样简单。
什么是agv小车
agv小车分为很多种,我们称之为搬运机器人,其用途及功能也是十分的广泛,在一般大型物流仓库中我们可以看到,有普通的agv小车,其有着自动导航定位,负责搬运货架或者货物到指定位置;
有智能型的叉车式agv,自动检测及强大的搬动功能,它主要负责搬动较多并且已经叠放整齐的物品;
还有复合型agv,在移动的agv小车上加上了一个机械臂,能够识别物品,负责货物品的分拣及搬运。
面临的挑战
由于设备的特殊性,agv小车在运动过程中涉及到人生安全、仓储运行碰撞安全以及货物安全等原因,所以它必须要有一个高精度的定位、运行及轨迹运行控制系统。那么要实现这一点,必须有一个可靠、高精度的伺服控制器来实现这一套轨迹运行。
安全性极高的运动控制系统,绝大多数情况下首选为伺服驱动器。但是传统的伺服驱动器存在的问题是什么呢?我们将它为三个部分:
体积大、价格昂贵
安装与操作极其复杂,给agv的研发与生产带来了不少的阻碍。
复杂的伺服算法,特别是想要自主研发传统的伺服控制器,而伺服算法,则是一座难以难以逾越的大山。
trinamic带来的方案
为了应对这一难题,trinamic推出了一个专门针对小型化、低成本化及完整的运动控制方案。trinamic结合自身的运动控制多年的经验,tmc4671运应而生,它的特点是完美地解决foc软算法无法被一般的企业掌握的难题,提供了一个简单的解决方案,能够让您在短时间内搭建一套完美的伺服工作系统。
tmc4671
tmc4671是一个纯foc芯片,可为bldc/pmsm提供磁场矢量控制,它提升了算法,电流环、速度环以及位置环的闭环。用户所要做的,就是通过简单的寄存器配置,然后直接给tmc4761发送力矩指令、速度指令或者位置指令,从而就无需再去面对复杂的算法。
主要特性:
具有磁场定向控制的伺服控制器
转矩控制(foc),速度控制,位置控制
前馈控制输入
集成adc,delta sigma-adc前端
编码器引擎:霍尔模拟/数字,编码器模拟/数字
支持3相pmsm/ bldc,2相步进电机和直流电机
高级pwm引擎(25khz ... 1000khz)
应用程序spi +调试(uart,spi)
步进方向接口(s / d)
有哪些改进
小型化:驱动器模块化,让控制系统做到更小性能方面:带有磁场矢量控制(foc)控制方面:内置算法控制,配置寄存器,控制更简单控制功能方面:集成了adcs、位置传感器接口、位置差值器成本优化方面:更简单的研发低成本且经济高效的伺服控制系统
 制造工艺方面:qfn76 (10.5×6.5)
总结
tmc4671是一个完美解决了伺服算法的芯片,只需通过简单的力矩、速度和位置指令,再结合常规的预驱和mos管,就能够实现一套高性能、完整的伺服控制器。

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