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Kiva機器人大拆解,世界上最成功的AGV的獨特設計

2017-02-28 06:36 性質(zhì):轉載 作者:Kiva 來源:Kiva
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  電池的線束,充電口(頂視圖和側視圖)
  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

  置于升降機構內(nèi)部的是Kiva系統(tǒng)的關鍵設備之一: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)驅動。 三個電機驅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——這是滾珠絲杠結構的理想任務。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定制的這款外徑達到了28厘米,而且是空心,內(nèi)螺紋結構。
  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,相當于一個球形螺母,其外側有注塑成型的環(huán)狀結構,用來約束滾珠;外殼在旋轉時內(nèi)側與滾珠接觸,外側與升降電機通過齒輪連接。根據(jù)工藝復雜度,整個升降結構的成本估計在1000美金左右。

結語:
  Kiva Systems是少數(shù)幾家能夠將復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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