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Kiva機(jī)器人大拆解,世界上最成功的AGV的獨(dú)特設(shè)計(jì)

2017-02-28 06:36 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:Kiva 來(lái)源:Kiva
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  電池的線束,充電口(頂視圖和側(cè)視圖)
  整個(gè)系統(tǒng)的能源來(lái)自于四個(gè)串聯(lián)的12V,28Ah 鉛蓄電池。四個(gè)電池中的兩個(gè)還安裝了熱電偶以確保它們不會(huì)過(guò)熱。當(dāng)電量過(guò)低時(shí),機(jī)器人會(huì)自動(dòng)脫離中央控制器的指令,并自行回到充電站充電。充電站的設(shè)計(jì)留有很大空間裕度,保證機(jī)器人能夠正常充上電。

——攝像頭和成像模塊——

朝上和網(wǎng)下看的攝像頭。兩個(gè)都安裝于滾珠絲杠內(nèi)部

  置于升降機(jī)構(gòu)內(nèi)部的是Kiva系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一:定制的雙攝像機(jī)成像模塊。 一個(gè)攝像頭向下看地面以識(shí)別倉(cāng)庫(kù)地板上的2D條形碼, 另一個(gè)向上看貨架的底部。每個(gè)攝像頭都配備6個(gè)紅色LED用于照明。 夾在兩個(gè)攝像機(jī)之間的是圖像處理模塊,其核心是ADI ADSP-BF548 Blackfin多媒體處理器,通過(guò)高速串口獲取數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)矩陣檢測(cè)。

——主板和子板——

  統(tǒng)籌全局的是上圖中的主邏輯模塊。電機(jī)驅(qū)動(dòng)板由電池的48V DC供電;邏輯元件部分全部使用一路單獨(dú)濾波的電源。三相直流無(wú)刷電機(jī)(BLDC)的驅(qū)動(dòng)板也是完全定制的,由一塊萊迪思的LFXP6C FPGA(隱藏在主板下)驅(qū)動(dòng)。 三個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)都配有電流傳感器(注:所以很可能是FOC控制),編碼器以及6個(gè)全橋MOSFET(通過(guò)機(jī)箱冷卻)。
  安裝FPGA的子板承擔(dān)了協(xié)調(diào)無(wú)線模塊、成像單元、緊急制動(dòng)、連接紅外/壓力傳感器、電源管理和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的功能,大大減輕了主板的壓力。MCU是32位,400MHz 的Freescale MPC5123,很可能運(yùn)行的是PowerPC Linux。 兩個(gè)以太網(wǎng)端口連接到無(wú)線模塊和固件存儲(chǔ),它們由一個(gè)Mircel KSZ8993切換。整個(gè)機(jī)器人唯一一個(gè)現(xiàn)成的電子元件是通信模塊:Soekris Engineering Net4526雙天線路由器,運(yùn)行著單個(gè)Winstron NeWeb CM9無(wú)線模塊,通過(guò)以太網(wǎng)和主板連接。

——堪稱神器的升降模塊——


  這代Kiva有許多處設(shè)計(jì)都非常精巧,而其中最出彩的莫過(guò)于升降模塊。它必須能在一千磅(約半噸)的壓力下完成升降,并全程與地面保持完美的平行——這是滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的理想任務(wù)。通常市面上見(jiàn)到的滾珠絲杠都是實(shí)心的,最粗也不過(guò)五個(gè)厘米,而Kiva定制的這款外徑達(dá)到了28厘米,而且是空心,內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)。
  絲杠的兩個(gè)殼體軸承都是鋁質(zhì),同底盤一樣都是需要二次加工的鑄件。這兩個(gè)部件都進(jìn)行了表面氧化處理,這為軸承提供了很好的潤(rùn)滑和防銹能力。內(nèi)殼是固定的,相當(dāng)于一個(gè)球形螺母,其外側(cè)有注塑成型的環(huán)狀結(jié)構(gòu),用來(lái)約束滾珠;外殼在旋轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)側(cè)與滾珠接觸,外側(cè)與升降電機(jī)通過(guò)齒輪連接。根據(jù)工藝復(fù)雜度,整個(gè)升降結(jié)構(gòu)的成本估計(jì)在1000美金左右。

結(jié)語(yǔ):
  Kiva Systems是少數(shù)幾家能夠?qū)?fù)雜的硬件和軟件巧妙地集成到一個(gè)無(wú)縫解決方案中的公司之一,并且已經(jīng)建立了一個(gè)能夠極大地改變我們的購(gòu)買,銷售和生活方式的系統(tǒng)。很明顯, Kiva Systems公司里養(yǎng)著一幫非常強(qiáng)大的硬件工程師,這可能是亞馬遜在2012為收購(gòu)Kiva拋出7.75億美元天價(jià)的一個(gè)重要原因。這篇文章只討論了機(jī)器人本體,但要注意這只是整個(gè)Kiva解決方案中一個(gè)很小的(但也厲害的)一部分。

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