自动化移动设备在仓库、货运中心以及组装作业中运输物品，继续推动对电力传输和运动控制系统的需求。事实上，据预测，到2026年，全球移动机器人市场将达到近150亿美元researchandmarkets.com. 几乎所有运行过的电机驱动系统都是相对昂贵的，但具有高可控性，由于使用经济的电力作为动力，拥有成本非常低，并且维护要求适中。多用途任务车（UTV）和全地形车（ATV）就是一对例子。
当然，许多自动地面车辆(agv)和其他专业服务机器人(包括物流、远程检查和非公路市场)携带子系统，执行以前手工完成的非常具体的任务。这些都需要复杂的运动控制。几何图形比比皆是，包括各种各样的抓手，线性驱动器，多轴平台和运动子系统操纵和运输有效载荷。
这些是Allied Motion Technologies的电动机和集成车轮组件，用于机器人和自动化车辆的牵引和转向应用。
即使是像快速从储物架中取出物品并将其混合到运输箱中这样的末端执行任务，电动执行器通常也比传统用于抓取的气动执行器更高效。这是因为电动执行器只在操作时才需要动力，让操作人员(例如)整天运行电动叉车和物料搬运车辆，而只在夜间充电。
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在移动设计采用车载可充电电池供电的情况下——在传统的非公路车辆中，这些车辆不是自动驾驶的，但也包括自动系统和执行器——这种效率是至关重要的。直接驱动运动技术包括用于末端执行器的直线电机(和用于轮式驱动的牵引电机)是具有特别苛刻要求的设计的主要选择。
电动驱动可以严格控制位置，并提供IIoT功能。后者尤其适用于agv和其他自主移动设计。这里展示的牵引驱动来自Applied Motion Products，包括板载运动控制和无刷伺服电机、行星齿轮箱和安装驱动轮的法兰。无外部驱动(放大器)电子的车辆计算机和传感器的I/O和通信网络。该设计的高扭矩密度(和低伺服电机惯性)为agv、自主移动机器人(AMRs)、电动自行车和电动轮椅提供了强大而高效的驱动。通过Q Programmer软件设置运动控制;编程包括控制运动和更多的命令。
另一个典型的移动机器人子系统的运动特征是高负载周期的精确旋转运动，特别是对于位置传感组件，如光探测和测距(LiDAR)和自动车辆上的其他跟踪系统。
回想一下，激光雷达用于绘制移动机器人周围环境的地图，以避免其他车辆和危险。
这种动作感应系统是自主移动机器人(AMRs)的核心功能，这些机器人将工厂和仓库中的物品从出发地移动到目的地，通常是在飞行中完成的。在这些amr中，与帧电机驱动的激光传感系统互补的通常是基于pc的运动控制，这些运动控制可以控制轮驱动伺服电机，同时还可以通过网络连接到用于工业物联网功能的ERP连接设施。
Nanotec紧凑型车轮驱动装置适用于AGV。它们包括PD4-E无刷直流电机和集成控制器；具有1024PPR和CAN接口的磁性单圈绝对编码器；GPLEP 70 7:1行星齿轮箱；和安装法兰。对于用于右侧和左侧操作的版本，驱动装置包括一个齿轮箱，在输出侧带有加强滚珠轴承，以承受高径向和轴向负载。100 mm车轮外径为PEVODYN Soft 78°Shore A。可提供其他电机齿轮箱选项和现场总线接口。
GAM企业设计了适合AGV轮毂的变速箱，以满足具有挑战性的设计要求——包括轮毂支撑车辆重量的需要。
T撕裂电池供电和移动运动设计
Allied Motion Technologies系统工程师Jeffrey Shearer证实了一些关于物料处理自动化水平提高的细节。这一趋势在很大程度上是由于越来越低成本的材料采购和机器人技术的生产，这些技术最初是为航空航天和军事应用开发的。他的公司在这个市场为agv和其他电池驱动设备提供子系统。
“我们看到了许多旨在自动化物料处理的机器人系统的新运动设计。在仓库和物料搬运agv中，对自动物料搬运车的需求不断增加……这些车辆通常使用无刷直流电机与编码器和电子设备来驱动牵引轮，”Shearer说。
一些设计还包括z轴滚珠丝杠执行机构，以提高和降低材料处理表面，这些通常需要一个断电制动。
其他设计，如修剪草坪的地面维护车、太阳能电池板清洁车和安全车，必须在陡峭的斜坡(超过±30°)上行驶，并在完全自动模式下运行。希勒指出，它们的核心是运动设计。
LinMot美国公司的Peter Zafiro说:“我们还通过提供直流电源驱动器来满足这些增长行业的需求。”“汽车设计师可以使用他们自己选择的电源——甚至是电池电源……或者使用脱离轨道的电源。”然后关闭输入电源，在车辆设计中的直流总线电源可以运行我们的电机。这种设置——分布在整个车辆上的小型直流驱动器——比大型(和重型)三相逆变器要好得多。”
Allied Motion Technologies的集成牵引轮组件包括一个直角永磁齿轮电机。齿轮马达转动一个小齿轮，小齿轮使车轮绕中心线旋转。白色小齿轮和蓝色传感器(用红色圈出来的)将车轮位置的反馈信息发送给车辆控制器。
当然，自动物料处理设备的电机必须是可靠的。根据森萨塔技术工业解决方案副总裁Matt Lesniak的说法，森萨塔BEI Kimco无框直流无刷电机满足了这一要求，并非常适合于机器人关节的紧密足迹。
来自kolmorgen的无框电机让机器人建造者的设计更小、更精确。电机在机器人手臂和关节、协作机器人、用于拾取和分拣的agv以及自动驾驶叉车中工作。无框架电机与应变波齿轮、反馈设备和伺服驱动器无缝集成，提供轻量级和扭矩密集的运动解决方案。
毕竟，在机器人设计中，过多的动力是不必要的，也是有害的;每个电机应该只提供其特定轴所需的功率。Zafiro证实，今天的许多设计实现了无刷直流电机，在更低的力下获得更高的分辨率，因为没有一个大的电机功率因数。Zafiro说，这样的设计需要更多的前期应用工作，但额外的努力最终会得到很大的回报。
Shearer说:“用于汽车装配的agv在牵引轮上使用我们的无刷直流驱动桥。“用于飞机装配的agv也使用我们的无刷直流平行轴齿轮电机作为牵引轮……一些平板托盘搬运agv很快就会使用我们的无刷直流电机车轮。”他还举出了其他具体的例子。
在通常与移动机器人一起工作的轨道导向高密度存储装置（也称为/RS装置）中，他的公司的bldc齿轮马达在其牵引轮和周围的输送机上工作。
这种移动机器人车轮驱动实现了紧凑的设计和高效率，采用了Dunkermotoren的无刷直流电机和德国齿轮制造商Framo Morat的专业齿轮组件。
虽然它们不是自主移动机器人，但越来越重的atv和utv，以及终端用户对更豪华的驾驶体验的需求，刺激了电动助力转向(EPS)甚至线控转向设计的增长，这些电动汽车忽略了传统的转向连杆。
新型电动马达驱动在建筑、非公路和军事装备上也比比皆是。一些种植和收获的设备现在带有自动化模块，所以农民不再需要驾驶这些车辆。当效率的提高和重量的减轻证明了投资的合理性时，这些车辆上的许多液压应用也被电动应用所取代。
尽管不能移动(因此超出了这个特性的重点)，自动化存储和检索(AS/RS)系统中的大规模笛卡尔安排通常是对自动化仓库安装中的移动机器人的补充。图片由Dunkermotoren
移动机器人中的无刷电机示例1:Allied Motion Technologies最近提供了一种bldc齿轮马达，以取代用于打开和关闭部队运输车装甲门的液压执行器。
移动机器人中的无刷电机示例2:该电机制造商提供了一种售后的无刷直流电机-带控制器-连接到方向盘和自动驱动农场设备。
移动机器人中的无刷电机实例3当前位置一家葡萄收获机的机械制造商正在探索将他们设计的液压马达换成车载电动马达的可能性。这里的主要原因是液压马达和软管会泄漏并污染食品。
移动机器人中的无刷电机示例4:一款新型电动割草机的车轮和叶片驱动采用了制造商的电动马达。
大规模定制也是自主设计中典型的运动部件和子系统。通常首要目标是减少设计的总零件数。据Allied Motion Technologies的Shearer介绍，一些激光雷达系统采用了该公司的双无刷直流MegaFlux电机与高速编码器配对，完全定制设计。
“另一个完全定制运动解决方案的例子是军用车辆的座椅执行器。我们的全系统解决方案结合了无刷电机、驱动电子设备、平行轴齿轮箱和滚珠丝杠，”他指出。
在这样的情况下，制造商已经成功地使用定制的电机绕组、电子器件和变速箱修改了许多标准产品，以适应特定的应用。
”中小型公司正在进入机器人领域——为医疗、消费和工业行业创造创新技术，”Elmo Motion Control的托默·戈登伯格（Tomer Goldenberg）说。
这些较小的公司(不像大型机器人制造商)没有特定的传感或反馈部门，运动或伺服部门，或控制部门。
戈登伯格说:“这些小型机器人制造商依赖运动技术制造商提供产品和工具，以简化运动系统设计的实施，并缩短投入市场的时间。”戈登伯格总结道:“因此，转向能够提供完整解决方案的伺服制造商，一项技术对小型机器人制造商来说非常有利。”
Trinamic Motion Control的Jonas Proeger表示：“我们还看到实验室自动化公司、消费品公司，甚至初创公司开发了可移动协作机器人；这些机器人比典型机器人公司的产品要小得多。”。Proeger说：“这些设计大多着眼于帮助人类完成重复性或繁重的起重工作……所有这些设计都旨在实现可教的功能，这样机器人就不需要编程——任何能做某项工作的人也可以教机器人做这项工作或协助完成这项工作。”。
动力传动设计也适用于agv
agv和移动机器人的不同设计也需要专门的传动系统。这是GAM企业的总裁克雷格·范登·阿冯所说的。他的公司提供了定制的增强变速箱组件，能够承受高负荷(支持AGV的重量)，甚至可以安装在紧凑型汽车轮毂上。
这是其中的一个挑战:车辆的重量依赖于车轮驱动轴的方式，使装配轴承上的显著径向载荷。近距离安装的标准沟球轴承不符合要求。这是因为非专业组件上的车轮负荷会导致输出轴和齿轮偏转，从而加速磨损。预紧圆锥滚子轴承副确实解决了巨大的径向载荷，但相对沉重和降低效率-不可接受的折衷设计运行的电池电源。
德国齿轮制造商Framo Morat提出的另一个解决方案是一种窄轮毂齿轮设计，使用标准球轴承来吸收车辆在车轮装配上的径向载荷。在它的齿轮箱中，一个电机输入轴和空心驱动输出轴是同心的，所以通过空心轴的径向力是在两个滚珠轴承之间的中心。这些轴承之间的紧密间隙最大限度地输出轴的弯曲刚度。
当然，并不是所有的手机设计都具有四轮和一辆车的形态。机器人和人工智能供应商Autonomous Solutions Inc. (ASI)继续提供他们的Chaos“高机动性”机器人。它有四个连续的履带，可以像手臂一样自由摆动，就好像坦克上的履带在惰轮的一端从油箱上被割断。在这里，八个派克贝赛德无框扭矩马达驱动这些自由移动的轨道，使它们在岩石、圆木和水生障碍物上滑行。速度为6.5英里/小时，连续负载能力为100磅(或275磅，略有限制的能力)，适用于真实世界的监视，地雷勘探，爆炸物处理(EOD)和其他危险任务。
混沌机器人图片由ASI公司提供
GAM企业还为这类自动化设计提供了子系统。在这种崎岖的户外地形中，车辆的车轮要穿越岩石、路沿和泥浆，就需要专门的动力传动组件，这些组件能够承受显著的冲击载荷。
但即使在控制更严格的室内环境中，坚固的车轮驱动也是有帮助的。Proeger说:“我们目前看到自动化仓库应用技术的快速增长，特别是那些用于自动化运输车辆的技术。”“它们偶尔会在轨道上运行，但许多设计都是独立运行的，使用Mecanum车轮。这些都不是我们可以指名实姓的项目，尽管我们知道这些设计都被行业领袖所采用。”
这是Nabtesco公司定制的驱动单元与Mecanum车轮。Nabtesco提供紧凑的RF-P系列实心轴摆线齿轮Delta和SCARA机器人以及AGV车轮驱动。两级RF-P系列齿轮允许输出速度为200转/分，滞后损耗小于2弧分钟。，使其适用于精密应用。
全向Mecanum车轮发明于20世纪70年代和整个90年代主要由美国海军使用。车轮在运输车辆(如agv)上非常有用，因为它们允许在任何方向上运动，而不需要转弯。这使得在有限的内部物流装置以及移动机器人必须在大量传送带中穿行的场景中，可以灵活地移动。
像omni车轮(一种相当相似的设计)一样，Mecanum车轮现在被广泛的原始设备制造商和组织生产和使用，包括FIRST Robotics团队的教育级机器人车辆和那些建造更复杂的工业设计。
事实上，AGV和类似设计的车轮驱动的另一个设计挑战是，带有多级正齿轮或行星齿轮（在传统车轮和皮带驱动中常见）的轴向安装电机通常太大。因此，为了解决这个问题，一个可定制的紧凑型车轮驱动装置包括Dunkermotoren的无刷直流电机和前面提到的Framo Morat的专业齿轮传动装置。
行星传动系统补充了Dunkermotoren BG系列的电子换向(无刷)直流电机;一个锥齿轮箱连接电机到轮毂齿轮的输入轴为一个非常功率密集的车轮驱动。电机效率优于90%，轻量化的低损耗齿轮使效率最大化。Dunkermotoren电机的功率为10至60伏;接受24v的版本可以间歇输出1100 W和2600 W。内置的速度控制和定位电子也可用。可选的安全扭矩关闭(STO)功能，通过其电机控制软件，可以在需要的地方保护附近的人员和机械。
电池供电的移动设备采用运动部件，如Altra Industrial motion电动离合器和制动器组的部件。该制造商的AGV ERS制动器用于静态保持和有限急停制动，适用于希望结合制动器和离合器的OEM，其特点是消除手动过程，最大限度地实现自动化任务的机械控制。
其他电机供应商也向AGV市场提供完整的车轮组件。设计的世界覆盖了威滕斯坦号在过去;这个模块化的伺服驱动轮轴有两个伺服电机和螺旋行星齿轮头，可以容纳Vulkollan车轮-与Framo Morat和Dunkermotoren提供的Vulkollan车轮没有什么不同。iTAS的电机允许较大的倾斜力矩，功率密度高，适用于移动特别重的小车的agv。
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