在物聯網（IoT）和工業4.0（Industry 4.0）時代內部物流發揮著越來越重要的作用。對貨物和材料進行精確運輸將成為高效生產的關鍵因素。由Evocortex公司研發的移動運輸系統通過與眾不同的方式完成此任務。在實現他們的創新技術方案過程中，具有高功率密度的FAULHABER電機也起到了決定性作用。

在今天，“生產”似乎已經成為“復雜性”的代名詞。越來越多的產品需要根據客戶的特殊要求來生產。通過應用IoT技術，即使是極小的批量，甚至單個工件，也能夠實現全自動生產。多變的參數需要工藝過程之間的緊密銜接，同時還要保證高度的靈活性。在零部件參數變化無止境的情況下，還必須保證正確的部件在正確的時間到達對應生產工位。

AMR技術大步向前

原材料輸送（比如從供應點到生產設備之間）的個性化要求越來越高，與此同時該過程還需要盡可能實現自動化。因此可移動機器人平臺，即所謂的自主可移動機器人（AMR）在全球各地的倉庫和生產車間得到越來越廣泛的應用。

位于德國紐倫堡的初創企業Evocortex公司成立于2016年，由經驗豐富的機器人技術專家創建，專注該市場。與紐倫堡技術研究機構（紐倫堡工業大學）以及其它教育和科研部門緊密合作，該公司憑借全新AMR方案打入市場。該公司提供的創新產品方案符合現代化物流的技術要求。

“傳統的AMR通常需要對應用場地的空間進行調整，比如運行軌道，或者甚至需要對工藝過程進行技術調整，”總經理Hubert Bauer解釋道。“比如必須安裝用于車輛定位的光學標記，路徑和交叉口必須符合規定的尺寸以及弧線半徑。我們的宗旨正好與此相反，我們要打造能夠適應客戶需求的輸送機器人。”

通過車間地面的“指紋”實現精確定位

Evocortex公司的自主移動式機器人（AMR）不需要預轉導向系統來實現定位。它們可以通過車間地面的不規則特征實現定位。即使在常見的混凝土地面上，機器人也能夠通過高分辨率照相機確定地面的不規則特征。照相機安裝在運輸車底側，對10x10厘米的地面區域進行拍照，并通過圖片數據創建車間地面的“指紋”。在這個新穎獨特的系統背后，Evocortex自行研發的Localization Module(ELM)發揮了關鍵作用。

在最初的示教過程中，機器人按照網格圖案在車間地面上運行。借助復雜的算法，它可以通過不同位置的圖形繪制出高度精密的地圖。在未來，還可通過自學式人工智能來完成這一步。除此之外，控制器可以檢測到小車的移動過程。通過數據組合，它可以在一平方公里的理論區域內實現毫米級別的定位精度。為此，機器人只需要對三個點進行識別。即使有50%的地面被切屑覆蓋，ELM模塊仍然不受影響，保證完成精確導航。出現在地面上的永久性劃痕將被添加到地圖上，消失的地面特征也將在一定時間后被從地圖上清除。

此外還可以為AMR機器人在一個或兩個端面安裝LIDAR傳感器。它們可以在行駛方向進行空間掃描和障礙物識別，其中包括移動的物體，比如穿過運行道路的人。運輸車立即停止，以確保工作人員的安全。

通過麥克納姆輪實現無限制可移動性

普通車輪只能按照輪軸轉向移動。采用這類車輪的車輛如果需要精確定位，就必須完成類似于停車時的操作。為了避免這個情況，Evocortex公司的研發人員決定采用麥克納姆輪。它與普通車輪的環繞式運行表面不同，而是在輪轂上裝有多個筒形輥輪。它們與車輪軸形成45度角，可以圍繞自己的軸承軸旋轉。通過選擇輥輪的形狀、尺寸和間距，即可實現車輪的連續滾動面。

麥克納姆輪轉動時產生兩個力，一個沿著車輪的旋轉方向，另一個則與車輪的旋轉方向形成一個角度。最終的運動方向正好位于兩者之間，麥克納姆輪總是沿著與軸向成45度角的方向運動。由于輥輪具備可移動性，因此車輪的方向不穩定。如果受到其它的作用力，車輪的運動方向可能發生任意改變。

在安裝了四個麥克納姆輪的車輛上，如果將每個車輪的45度運動方向都偏移90度角，那么每個車輪都朝著相反的方向運動。通過調整單個車輪的旋轉方向和速度，即可控制處于靜止狀態的車輛朝任何方向運動，或在原地旋轉。在水平面上，它就可以像氣墊車一樣完全自由移動。也就是說，麥克納姆輪讓機器人可以完成靈活的全方位移動。

可達到毫米級別的精確度

Evocortex公司的AMR機器人還具有另一個出色的靈活性，那就是它的尺寸不受任何限制。“我們可以根據用戶的需要以毫米為單位對機器人進行調整，”Hubert Bauer進一步強調。“任何外部尺寸只要在在400x800和800x1200毫米的范圍內都可以得到實現。”EvoRobot R&D和EvoRobot Industrial系列產品的尺寸幾乎與承載平臺的外部尺寸相等。所有的技術部件——傳感器、控制器、提升單元和車輪驅動裝置都安裝在平臺下方。

車輪驅動模塊是實現可擴展性的關鍵因素。它直接安裝在車輪上方，與車輪共同構成一個標準化的獨立功能單元。這樣一來，車輪的安裝間距就不受到限制。功率大，尺寸小的電機在實現此技術要求上起到了決定性作用。

“為了找到最適合的電機，我們對市面上的產品進行了仔細審核，”Hubert Bauer在回憶研發階段的情況時說道。“只有FAULHABER的產品才具備我們需要的功率密度。其它廠家的電機如果能夠達到我們要求的轉矩，體積都太大。”

功率大，體積小

EvoRobot的車輪模塊安裝了3257…CR或3272…CR系列有刷電機。每臺電機都配備一個IEF3編碼器和38/2S減速箱。為了實現快速停止以及確保車輪停止后能夠鎖定，車輪電機還配有制動器。“依靠這些強大動力的微電機，EvoRobot的載重量最高可達200公斤。不用很長時間我們還將推出載重量更大的型號，”Huber Bauer解釋道。“在不超過5度的斜坡上，它還能夠以每秒一米的速度載重行駛。”

EvoCarrier產品主要用于小負載托盤的運輸。這款AMR機器人的內部空間與EvoRobot相比更加緊湊。它的離地間隙還不到100 mm，因此可以行駛到離地面比較近的貨物下方。兩臺或者四臺EvoCarrier可以用來搬運托盤或者整個貨架。研發人員選擇了所謂的“扁平轉子電機”——也就是長度僅21毫米的4221…BXT系列無刷電機作為驅動。EvoCarrier可以用來搬運裝載總重量不超過120公斤小負載托盤的輥輪貨架。公司總經理認為，從長遠角度看，EvoRobot機器人也會改用無刷電機，而且模塊會進一步實現標準化。

除了功率和體積比以外，零維護和持續工作可靠性在AMR運行方面也起重要作用。“在使用壽命方面FAULHABER電機超越了我們的期待，”Hubert Bauer說道。“不僅如此，這些驅動裝置還可以和普通工業控制器組合。FAULHABER公司的專家們也積極配合我們，為量產找到最佳的參數設置。”