Vicor电源模块成功应用于安防机器人

由 winniewei 提交于周三, 3 二月 2021 - 11:55

—为室外机器人运行提供稳定、可靠的供电

安防机器人作为机器人行业的一个细分领域，立足于实际需求，用来完成安全防护、巡逻监控、灾情监测、有害气体监测等任务，尽量减少事故的发生，降低生命财产的损失。安防机器人虽处于起步阶段，但在巨大的市场需求下具有极大的发展潜力和广阔的应用前景。

万为机器人作为一家拥有60个以上核心专利，10多项创新创业比赛获奖的高新技术企业，联合原国防科技大学共同研制了全国首款智能安保服务机器人ANBOT，自主研发了安防巡逻机器人及系统，为客户提供移动机器人及相关研发/制造应用解决方案。巡逻机器人应用于安保公司、物资仓库、重点敏感区域、监狱、机场、社区、工业园区等场景。

安防机器人系统

安防机器人是一套复杂的系统，涉及底盘控制、感应、数据采集传输及后台监控等部分。下图可见的硬件系统包括云台、红外热成像仪、可见光摄像头、激光雷达、激光测振仪、夜视灯、导航模块、四驱底盘及天线等。安防机器人及系统功能特点：

<ul>
<li>巡逻执勤：自主避障、自主定位、自主充电；</li>
<li>360°全景监控：机器人搭载高清夜视摄像头与传统监控系统形成立体安防，并提供视频存储，历史视频查询；</li>
<li>监测预警：机器人搭载各类监控设备如烟雾探测，热成像检测出异常可自动预警；</li>
<li>智能检测：机器人在工作过程中可进行人像，车辆，行人，特定异常等数据采集与监测；</li>
<li>远程处置、警告威慑；</li>
<li>巡逻广播、参观指引；</li>
</ul>

安防机器人对电源的需求

安防机器人的伺服转向舵机是机器人的动力中心，电源转换模块为此供电并保证伺服舵机的稳定可靠运行。客户之前采用的是电源控制芯片式方案，外围器件多，产品可靠性和一致性较低，同时机器人基本工作在室外，环境适应性更为复杂，如何保证稳定的电源供电和系统的长期可靠工作是工程师一直努力的方向，Vicor电源模块解决了系统难点问题：

<ul>
<li>较高的效率：保证系统的续航能力和电源系统的最优设计；</li>
<li>较小的体积：受限于机器人的安装空间，要求外围器件的体积尽可能小； </li>
<li>较高的可靠性和长期稳定性：机器人工作于室外，电源系统需要在高温、雷击等恶劣环境下具有稳定可靠的输出；</li>
<li>简单的散热处理：电源模块在最大功率下仍然具有稳定的输出，这就需要做适当的散热处理，系统工程师期望电源模块的散热设计尽可能简单；</li>
</ul>

安防机器人电源供电框图

安防机器人最大的不同在于它的灵活性，一般为四轮四驱或六轮六驱且轮子都可以转向。本系统中使用了Vicor的PI3526和PI3740：48V电池为系统供电，通过PI3740将48V电源转换为四个转向伺服舵机需要的24V电压，每个轮子电流大概为4A，同时也通过PI3740为备用电池供电；PI3526将48V电源转换为12V电压，为系统处理器供电。

Vicor PI3526及PI3740特性

<a>PI3526</a>是48V输入(30-60Vin)降压稳压器，是48V直接至负载点 (PoL) 应用产品组合中较高电流范围的解决方案，保持现有48V降压稳压器的所有业界领先特性。同时，以仅增加约40% 的封装体积提供比PI354x稳压器高1倍的功率性能。PI3526稳压器可与多达3个稳压器的组合轻松并联，支持更高负载电流的应用，采用10x14mm LGA SiP封装。

全新PI3740升降压稳压器支持8至60VDC工作电压范围，能够以高达96%的效率提供高达140W的功率及高达8A的输出电流。PI3740整合了Vicor专有的高频率零电压切换 (ZVS) 开关技术，是一款高转换效率、功率密度的电源模块，PI3526 和PI3740是汽车、工业、测试自动化、LED 照明以及电池充电等应用的理想选择。

Viocr电源在系统中的优势

<ul>
<li>PI3526和PI3740体积小、效率高、集成度高，可满足安防机器人的系统供电需求；</li>
<li>PI3526和PI3740具备宽输入电压，模块灵活性高等特点，即使产品指标和终端机型发生变化后也无需更改电源设计，减少了BOM管理成本，深受系统管理人员的青睐；</li>
<li>Vicor模块的集成度高，减少了外围器件的使用量，提升了运行可靠性和稳定性；</li>
<li>Vicor模块电源拥有资质认证，为客户的产品销往海外提供资质保障；</li>
<li>PI3526散热处理简单，分散型散热设计保证了系统在恶劣的室外工作环境下依然能稳定、可靠的运行。 </li>
</ul>

系统验证

万为机器人拥有一套完整的研发体系，其核心竞争力不仅体现在应用于室外场景伺服舵机底盘的控制上，还拥有一套完备的后台终端管理和交互系统。万为机器人在导航定位、差分GPS算法上也有自己的研究。室外机器人具有灵活避障等特点，对各种场景具有极强的适应性。万为公司重视产品的开发流程，拥有完善的管控机制和完整的测试流程：

<ul>
<li>单元测试：针对电源部分进行负载稳定性、环境高低温、满负载条件下的输出保护和浪涌等测试；</li>
<li>模拟运行工况的测试：模拟工况测试时考核完整的交互、传输和保护性能；</li>
<li>外场测试：在不同的路段下充分考核机器人的运行可靠性和稳定性，外场测试路面包括减速带路，鹅暖石路，坑洼路面等的测试；</li>
</ul>

未来合作

Vicor工程师在双方合作初期响应及时，快速解决问题，提供了完整的技术支持，对电源模块如何和系统的结合设计给出了独到的见解，这也是此次电源方案成功导入的主要原因之一。相信随着双方合作的日趋紧密，未来将会有更多的产品应运而生，为各行各业的生产生活保驾护航。