安全是無人導(dǎo)向車 (AGV) 保護人類和環(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)動解決方案對自動運輸車輛的安全高效運行做出了重大貢獻。

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

由于日益靈活的生產(chǎn)過程，貨物的流動也在被重新思考--并由無人駕駛的運輸車輛實現(xiàn)。因此，復(fù)雜的運輸任務(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，車輛就能獨立地避開障礙物，在突然出現(xiàn)的人面前安全停下。

因此，安全問題必須成為AGV的首要任務(wù)。對于AGV的制造商和運營商來說，沒有什么比人們因接觸車輛而受傷更致命的了。與機器或危險貨物的碰撞也會造成相當大的損失。因此，AGV必須滿足控制、導(dǎo)航、制動和速度監(jiān)測方面的特定安全功能。工業(yè)領(lǐng)域的相應(yīng)要求在標準DIN EN ISO 3691-4 "無人駕駛工業(yè)卡車及其系統(tǒng) "中有所規(guī)定。該標準還規(guī)定了監(jiān)測功能、操作模式和制動控制所需的性能水平。

為了實現(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工業(yè)標準的支持，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單地配置車輛。

驅(qū)動器解決方案的安全作用

關(guān)于自動導(dǎo)引車的安全問題，安全控制器和用于監(jiān)測環(huán)境的激光掃描儀發(fā)揮著核心作用。然而，任何行動都必須通過驅(qū)動器 "安全 "地實施。安全關(guān)鍵因素，如制動能力、速度、轉(zhuǎn)向角和有效載荷重量是相互依存的，在執(zhí)行AGV的動作時必須考慮到。為了能夠在必要時通過安全控制器觸發(fā)這些安全狀態(tài)，驅(qū)動技術(shù)必須能夠處理安全指令。然而，通常情況下，在實踐中經(jīng)常使用沒有總線接口和相應(yīng)安全協(xié)議的驅(qū)動器，這意味著必須安裝額外的安全編碼器。出于冗余的原因，移動軸總是需要第二個信號。這些用于監(jiān)測行進方向和驅(qū)動器安全速度的安全傳感器需要花費資金、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)動解決方案 "Argodrive "中集成了實施基于冗余的安全概念的必要組件。這種驅(qū)動-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將推進和轉(zhuǎn)向的功能結(jié)合在一個組件中，并有必要的傳感器和所有必要的連接。每個 "Argodrive "都有冗余的編碼器系統(tǒng)，用它可以很容易地實現(xiàn)具有全方向機動性的FTF。除了電機的霍爾傳感器外，還有一個額外的第二個編碼器提供所需的冗余，以可靠地記錄準確的速度。還有一個為確定轉(zhuǎn)向角而設(shè)計的冗余編碼器系統(tǒng)。因此，"Argodrive "已經(jīng)為自動導(dǎo)引車的高層安全控制提供了產(chǎn)生安全信號的最重要基礎(chǔ)。因此，AGV的制造商通過單獨的編碼器為自己節(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算可實現(xiàn)的性能水平。

為了給自動導(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)化通信標準。

因此，通過 "Argodrive"，EBM-Papst提供了對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，無人搬送車必須在適合情況的短距離內(nèi)停下來。當然，如果AGV的制動行為不佳，安全掃描儀檢測到的保護區(qū)域可以擴大，但這樣一來，車輛的運行效率和競爭力就會大大降低。無論保護區(qū)域的大小，驅(qū)動系統(tǒng)必須在發(fā)生危險時可靠地執(zhí)行安全停車的指令。因此，首先需要高制動功率。Argodrive "可以立即啟動緊急制動，以及控制電動減速，最高可達2.5 m/s2。機械緊急制動扭矩為60牛，而電動減速可達到30牛。機械制動器也可作為固定制動器，例如，用于固定受損的AGV，防止其無意中滾開，甚至在坡道上。

在緊急制動的情況下，安裝了四個 "Argodrives "的AGV會比安裝兩個單元和支撐輪的AGV更快地靜止--因為所有四個驅(qū)動器的制動扭矩都可用。這已經(jīng)顯示了這一解決方案的顯著優(yōu)勢：即使只有一個 "Argodrive"，也可以通過組合驅(qū)動和轉(zhuǎn)向功能實現(xiàn)無人駕駛運輸車輛。僅憑兩個 "Argodrives"，F(xiàn)TF就可以選擇全方向的機動性。有了四個驅(qū)動單元，不僅可以提高可能的運輸重量，而且如前所述，還可以提高最大制動減速。即使整個車輛的電源發(fā)生故障，"Argodrive "也會進入一個安全的停止狀態(tài)，以避免不受控制的運動。這樣就達到了理想的安全狀態(tài)。

除了高制動減速外，該驅(qū)動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，"Argodrive "通過剎車片將車輪機械地減速到最大。然而，對于絕大多數(shù)的制動操作，2.5 m/s2的電動減速總是足夠的，因為自動導(dǎo)引車的減速性能與為正常駕駛速度設(shè)置的保護場大小相匹配。安全控制系統(tǒng)只有在物體或人突然侵犯AGV前面的狹窄保護區(qū)域時才會啟動緊急制動。在這里，高度動態(tài)的實時監(jiān)控不斷發(fā)生。

綜合彈性

除了用于集成電機的轉(zhuǎn)向角和速度的傳感器系統(tǒng)冗余之外，整個驅(qū)動系統(tǒng)還必須具有高可靠性。電子元器件的MttFd（Mean-time-to-dangerous-Failure）等核心價值是無人駕駛交通工具設(shè)計者必備的。因為他的安全計算是根據(jù)這些值以及驅(qū)動系統(tǒng)的純機電部件（例如制動器）的 B10 值提供的。B10 值表示組件的標稱使用壽命，存活概率為 90%。Sistema 安全軟件工具使用這些值來確定驅(qū)動系統(tǒng)或任何其他已安裝組件是否可以實現(xiàn)無人駕駛運輸車輛所需的故障安全。

EBM-Papst 的高質(zhì)量標準確保了驅(qū)動解決方案的長使用壽命和可靠性。“Argodrive”在其整個使用壽命期間無需維護。這使其有別于機械上更復(fù)雜的驅(qū)動概念，例如需要定期清潔或用油重新潤滑的 Mecanum 輪。此外，由于其獨特的設(shè)計，與其他全向驅(qū)動裝置相比，“Argodrive”在驅(qū)動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中沒有移動電纜或接觸點。此外，驅(qū)動組件和傳感器封裝在外殼中，因此不會暴露在環(huán)境條件下。這消除了失敗的另一個原因。

不僅僅是組件供應(yīng)商

實施必要的安全措施對于無人駕駛交通工具的開發(fā)者來說無疑是一個挑戰(zhàn)。因此，將驅(qū)動解決方案盡可能簡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。這還包括通過使用 48 VDC 的安全超低電壓運行驅(qū)動器來簡化安裝。在 230 VAC 或更高電壓下運行的驅(qū)動器的設(shè)計限制更少，低電壓水平對維護人員的要求也更少。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別（僅保護性超低電壓）。

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