欧瑞EVD10驱动器在履带式特种机器人底盘驱动中的应用

1.引言

近年来，全球特种机器人整机性能持续提升，智能化不断升级。据预测，2017年全球特种机器人市场规模将达56亿美元；至2020年，全球特种机器人市场规模将达77亿美元，2016-2020年的年均增速12%。

特种履带机器人是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人。包括服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人等。当下，国内特种机器人行业正面临技术和市场的双重挑战，技术门槛高，研发周期长，同时市场又比较细分。

专家表示，当前特种机器人已具备一定水平的自主智能，已能完成定位、导航、避障、跟踪、二维码识别、场景感知识别、行为预测等任务。随着特种机器人的智能性和对环境的适应性不断增强，其在军事、防暴、消防、采掘、建筑、交通运输、安防监测、空间探索、防爆、管道建设等众多领域都具有十分广阔的应用前景。本文以特种履带机器人为例，介绍欧瑞传动EVD10驱动器在纯电动底盘驱动上的应用。

2. 系统概述

2.1履带式器人简介

履带式机器人，主要指搭载履带底盘机构的机器人。履带移动机器人具有牵引力大、不易打滑、越野性能好等优点，可以搭载摄像头、探测器等设备代替人类从事一些危险工作(如排爆、化学探测等)，减少不必要的人员伤亡。应用范围及其广泛。当前履带式机器人主要包括：军用机器人，例如排爆机器人、反恐机器人等；民用机器人，例如消防机器人、救援机器人、巡逻机器人等。

2.2履带机器人底盘功能：

履带机器人的行走部分是一款通用型履带式底盘车，采用独立悬挂设计，更好的做到重载避震。内部搭载高扭矩永磁同步电机及减速机，动力强劲。精准的底盘高度搭配合理功率的电机，使得该车型具有低重心，通过性强、重载避震运行平稳等优点，广泛用于复杂环境下的机器人移动解决方案。

3.履带底盘结构原理及控制方式：

3.1 结构原理：

以履带消防机器人底盘为例：整车多采用克里斯蒂独立悬挂系统，有“四轮一带”（驱动轮、支重轮、导向轮、拖带轮及履带），张紧装置和缓冲弹簧，行走机构组成。如下图所示。

如图，1-履带；2-驱动轮；3-托带轮；4-张紧装置；5-缓冲弹簧；6-导向轮；7-支重轮；8-行走机构。

行走时，车体履带与地面接触，驱动轮不与地面接触。当马达带动驱动轮转动时，驱动轮在减速器驱动转矩的作用下, 通过驱动轮上的轮齿和履带链之间的啮合, 连续不断地把履带从后方卷起。接地那部分履带给地面一个向后的作用力, 而地面相应地给履带一个向前的反作用力, 这个反作用是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时, 支重轮就在履带上表面向前滚动, 从而使机器向前行驶。整机履带行走机构的左右履带均可单独转向，从而使其转弯半径更小。

3.2 控制方式：

电气控制系统图：

整车采用48V锂电池供电，由遥控操作台操控，底盘内的遥控接收机接收信号，输出脉宽信号控制两台EVD10-048-85CP1EV1D2M2驱动器及 SMMB-302FD7BD 3KW永磁同步电机，带动减速机分别驱动左右两侧履带。两台驱动器采用专用主从控制功能，完美控制底盘实现前进、后退、转向、悬停功能。

3. 3 驱动器控制难点：

3.31 器及电机低速时输出转矩大：保证底盘起步加速快，加速性能优异；

3.32 器控制性能稳定：必须保证底盘起步、刹车、减速再加速、拐弯、原地回转时不抖动；

3.33 过载能力强：保证履带底盘在满载半坡启动、爬楼梯、越障负载突变时运行稳定，不能跳保护；

3.34 动器之间实现同步及差速控制：保证行走时两侧履带速度一致不跑偏，转弯时稳定控制转弯半径。

3.35抗干扰能力强：遥控器接收机的脉宽信号控制底盘行驶速度，在各种场合必须保证系统正常运行。

消防机器人底盘内部EVD10驱动器及SMMB永磁同步电机

4.产品优势

4.1驱动器主要原器件采用国际知名品牌产品，性能可靠，具备大电流启动能力和过载能力。

4.2控制芯片采用TI 120MHZ主频高性能DSP，采用高性能矢量算法，着重关注高速弱磁及低速大扭矩控制，启动扭矩大，加速性能优异。

4.3可选定速巡航功能 ，车辆坡道辅助功能，后退限速功能，提高驾驶安全性。

4.4产品具有标准can通讯接口，并可以根据客户提供的要求制定专属通讯协议。

4.5兼容永磁同步、异步、直流无刷多种电机及多种编码器，并且具有电机参数自学习功能，方便与不同厂家电机匹配使用。

4.6具备欠压、过压、电机过温报警、编码器故障检测、输出缺相、上电高踏板、电机堵转保护等完善的保护功能，可在8μS内实现保护，并通过蜂鸣器报检测故障，有效保障行车安全。

4.7通用产品具有IP55以上的环境防护等级，公司具有更高防护等级的设计能力以及实验设备，可以设计及和制造出满足不同环境需求的产品。

5.驱动器详细参数及调试注意事项：

5.1 调试控制端子及踏板状态

确保安装接线没有问题，尤其是电机编码器接口线序完全匹配。上电后可通过外部可监视编程器（欧瑞远控LED数显面板或者欧瑞电动汽车驱动器上位机软件）对外部线束连接是否可靠及顺序是否正确进行确认。

具体操作遵循一连二设三观察：

1）一连二设

将驱动器与整车连接完成后，根据系统实际情况通过外部可监视编程器对以下参数进行设置和查看。

2）三观察

a）档位数字量信号输出诊断

F330用于方框的虚实情况显示数字输入端子（DIX）状态，通过LED控制面板切换到F330功能码界面并进入，可观察到状态界面。

分别控制整车的不同档位信号可通过该界面观察到对应的端子信号是否有效可靠。

如果诊断过程中端子状态均没有变化可排查一下驱动器线束与整车线束线序是否匹配，或者连接是否牢靠。

实线表示数码管该段为亮。

1为前进档位无效

2为后退挡位有效

3为油门踏板开关量无效

4为刹车踏板开关量有效

5为低速信号无效

6为高速信号有效

7为参数自学习模式无效

8为DI8有效。

b）踏板模拟量信号输出诊断

F331用于油门踏板模拟量输入状态监视，通过LED控制面板切换到F331功能码界面并进入，此时给定油门踏板会观察到该功能码的值会以数字量0～4095显示当前油门踏板给定量。如果给定油门踏板的时候观察到该功能码里面的值始终为0或4095，并没有变化，可排查一下油门踏板接线是否可靠，或油门踏板是否异常。

以上调试阶段均没有出现问题后，可按照正常驾驶习惯进行试运行。

五、结束语：

欧瑞传动结合纯电动汽车设计要求以及客户使用需求，依托超过26年的电气传动与自动化研发和生产经验，设计制造了技术指标领先的电动汽车驱动器。该驱动器性能优异，控制精度高，结构紧凑，外观美观大方，适用于各类履带式、轮式底盘及电动车辆，外加公司良好的服务支持，增强了企业的市场竞争力。