移动机器人AGV/AMR 各种充电方式
AGV/AMR的充电方式正在不断革新,成为AGV/AMR长时间续航工作的关键,也成为AGV/AMR 高效率作业的关键。
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充电时间分类 : 随时充电 / 全周期充电
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随时充电是在 AGV的各停车地点无时间限制地随时充电。如果有较多的充电点,保证AGV在工作过程中损耗的电能得到及时的补充,实现对蓄电池的浅充浅放,极大延长了蓄电池的使用寿命,同时可以降低机器人自身的蓄电池的容量,从而降低电池成本。
全周期充电要求AGV暂停工作状态并进入指定的充电区,当蓄电池电量降至指定范围内方可进行充电。
移动机器人可同时采用上述两种充电方式相结合,大大提升了工作效率从而降低了成本。
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充电区域分类 : 在线充电 / 离线充电
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在线充电是AGV不需要到达指定区域进行充电。而是利用工作过程中短暂的停留碎片化时间进行充电。不占用工作时间的充电方式,把充电站点嵌入到AGV的工作流程中,更进一步提升AGV的工作效率。
离线充电是AGV暂停工作状态驶入充电区域进行充电。在物流运输工作量并不大的环境下,这类方法使用的尤其多。
操作方法分类:手动 / 换电池 / 自动充电
当 AGV电量不足时,由控制中心调度到达指定充电区域,由专职人员手动完成充电。充电完成后人工拔掉充电器。手动充电AGV 的特点是安全可靠,简单易行,设备成本较低。常用于自动化程度要求不高,车少人多的标准工作场合。同时该车辆需要配备较大容量的电池为保证 AGV的续航能力。
更换电池充电即当 AGV电量不足时,车辆移动至指定区域人工或机械臂更换电池组,AGV可以快速恢复到工作中。换下的电池组通过充电后等待下一次更换。特点是简单快捷,可实现 AGV全天 24小时连续工作,需多备一组电池,从而减少车辆的投放数量,提高车辆工作时长。
以海康威视推出的 AGV 快换装置为例,自动换电站采用模块化设计,由换电仓及电池仓两部分组成,可快速完成移动机器人电池的自动更换,全程无需人工干预,相比原先机器人充电需要 1.5h,自动换电只需 2min。更值得一提的是,换电过程中,机器人不断电,可保持与上层系统正常通信。换电完成后即回归工作岗位,业务无需间断。
自动充电即当AGV需要补充电时,会自动报告并请求充电,按指令行驶到充电区域,车载充电连接器与地面充电系统自动连接并实施充电。充电完成后AGV小车自动脱离充电系统,驶向工作区或待命区投入正常运行。
在线自动充电目前有两种,一类是侧边电池充电,另一类是充电电极朝下地面电池充电。
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充电器连接分类:接触式充电 / 无线充电
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接触式充电即所有充电回路需要用电缆和充电触头将车辆与供电系统连接,以便可以直接对其进行充电。接触式充电可提供较大的充电电流,以实现快速充电。目前是离线充电的首选方式。但其不适用于频繁的随时充电,存在充电触头磨损,需要定期更换。并可能在充电过程中产生火花,存在安全隐患。因为充电触头系暴露部件,无法在低温凝露、潮湿、易燃易爆等环境下正常工作。
无线充电是非接触充电装置,不需要用电缆将车辆与供电系统连接,充电无金属外露同时无需接触,更加安全,适用性更广。现阶无线充电因成本较高,目前在整个行业应用很少。
无线充电分为电磁感应充电、磁共振充电、无线电波充电。
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充电机类型市场规模占比
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整体来看,AGV/AMR 充电技术正处在不断创新的阶段,致力于AGV/AMR 充电技术的企业也迎来百花齐放的时期。新充电方式的出现也并不意味着传统充电方式要被淘汰,各种充电方式适配的 AGV/AMR和应用场景各不相同,AGV 充电解决方案商们通过不同选型的产品为厂商提供最佳充电方式,AGV/AMR厂商则通过后台调度系统根据需要充电的数量选择充电方式,当需要充电的 AGV/AMR 数量大于设定值时,采用优先级的调度方式。
当前,移动机器人行业采用的充电方式以自动充电为主,充电装置以传导式充电装置为主,其市场占比超过 90%。
传导式充电也称接触式充电,所有的充电电路都是需要通过电缆以及充电触点的连接来将车辆连接到电源系统,这样便可直接充电。接触式充电也分为两种,一种是传统的刷板刷块式,另一种是插针式,前者多应用于重载和叉车型AGV,而插针形式多见于Kiva类仓储AGV。此前,刷板刷块式是市场主流的技术方式,但目前插针式充电技术应用已越来越广泛,大有赶超之势。根据CMR产业联盟数据,新战略移动机器人产业研究所统计,2022年中国市场,刷板刷块式应用比例约为58%,插针式应用比例约为 42%。
在产品价格方面,不同类型的 AGV/AMR 对充电机要求不同,因此价格区间也较大;交货周期方面,根据新战略移动机器人产业研究所调研统计,行业的平均交货周期在2-4周左右。
随着工业制造自动化和智能化,AGV/AMR在提升生产效率方面扮演着越来越重要的角色,但AGV运行的基本要求始终未变:安全性、稳定性和准确性,其中安全性中就包含着充电安全。无论哪种形高效持久的充电方案一直为行业所关注,也是未来企业需要重点突破的方向。
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未来,充电技术将朝着以下三个方向发展。
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充电接口、充电部件等标准化:充电装置的主要部件采用模块化设计,通过简单的方式能够实现扩容的需求,也能大大缩短维护和保养的时间。充电连接器要在更小尺寸中传输更大的电流,同时确保连接安全可靠。充电装置能够一台主机与多个对接装置连接,实现对多台移动机器人同时充电,组合灵活方便,对场地和空间的利用更加高效。
快充技术发展:更短充电时间,更大的充放比成为移动机器人需求重点,充电装置的核心-充电模块在输出稳定性、保护功能、转换效率等方面具有更高的要求,充电模块采用冗余方式,满足更大容量电池的快充需要。
多维度安全互联、数据互通:云端智慧功能及展望:随着5G通讯的发展和覆盖,通过开发高效、可靠、准确的云平台,对于安全有效的电池管理和控制非常重要;可以将多方的数据进行互通和共享,包括移动机器人本体、充电站、管理终端等进行安全互联。在云平台的帮助下,细胞监测功能可以得到显著提升。云功能应包括但不限于电池监测、SOC和 SOH估计以及故障预测。基于云的解决方案将提供无限量的数据存储。此外还有一些目前离线无法实现的潜在功能,如数据采集、电池寿