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Kiva機器人大拆解,世界上最成功的AGV的獨特設(shè)計

2017-02-28 06:36 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:Kiva 來源:Kiva
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  電池的線束,充電口(頂視圖和側(cè)視圖)
  整個系統(tǒng)的能源來自于四個串聯(lián)的12V,28Ah 鉛蓄電池。四個電池中的兩個還安裝了熱電偶以確保它們不會過熱。當(dāng)電量過低時,機器人會自動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)計留有很大空間裕度,保證機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。兩個都安裝于滾珠絲杠內(nèi)部

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

——主板和子板——

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

——堪稱神器的升降模塊——


  這代Kiva有許多處設(shè)計都非常精巧,而其中最出彩的莫過于升降模塊。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)。通常市面上見到的滾珠絲杠都是實心的,最粗也不過五個厘米,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。這兩個部件都進行了表面氧化處理,這為軸承提供了很好的潤滑和防銹能力。內(nèi)殼是固定的,相當(dāng)于一個球形螺母,其外側(cè)有注塑成型的環(huán)狀結(jié)構(gòu),用來約束滾珠;外殼在旋轉(zhuǎn)時內(nèi)側(cè)與滾珠接觸,外側(cè)與升降電機通過齒輪連接。根據(jù)工藝復(fù)雜度,整個升降結(jié)構(gòu)的成本估計在1000美金左右。

結(jié)語:
  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無縫解決方案中的公司之一,并且已經(jīng)建立了一個能夠極大地改變我們的購買,銷售和生活方式的系統(tǒng)。很明顯, Kiva Systems公司里養(yǎng)著一幫非常強大的硬件工程師,這可能是亞馬遜在2012為收購Kiva拋出7.75億美元天價的一個重要原因。這篇文章只討論了機器人本體,但要注意這只是整個Kiva解決方案中一個很小的(但也厲害的)一部分。

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