隨著智能制造與工業(yè)物流自動化的發(fā)展，AGV（自動導(dǎo)引車）和AMR（自主移動機器人）正在越來越多的工業(yè)場景中承擔物料搬運、自動配送和生產(chǎn)線轉(zhuǎn)運等任務(wù)。

然而，在化工、石油石化、危化品倉儲、涂裝等存在易燃易爆風險的場所，普通AGV往往無法直接投入使用。

這些環(huán)境中可能存在可燃性氣體、蒸氣或粉塵，AGV在運行過程中涉及的電機、驅(qū)動器、電池、電氣連接及其他電氣部件，都需要根據(jù)危險區(qū)域劃分采取相應(yīng)的防爆措施。

與此同時，AGV還必須具備精準定位、平穩(wěn)啟停、可靠制動和連續(xù)運行能力。

如何在滿足防爆安全要求的同時，實現(xiàn)高精度、高可靠性的運動控制，成為防爆AGV設(shè)計中的關(guān)鍵問題。

針對這一應(yīng)用需求，EXPSION易普森將防爆伺服電機技術(shù)應(yīng)用于移動機器人驅(qū)動系統(tǒng)，為危險場所AGV提供兼顧防爆要求與運動控制性能的驅(qū)動解決方案。

一、防爆AGV與普通AGV，有哪些不同？

普通AGV通常運行于一般工業(yè)環(huán)境，其驅(qū)動系統(tǒng)主要關(guān)注負載能力、運行速度、定位精度和續(xù)航能力。

而防爆AGV需要在此基礎(chǔ)上，進一步考慮爆炸性環(huán)境對整車電氣系統(tǒng)及機械結(jié)構(gòu)提出的特殊要求。

例如，在化工生產(chǎn)車間，部分區(qū)域可能存在可燃性氣體或蒸氣；在粉體加工、糧食加工及部分物料輸送場所，則可能存在可燃性粉塵。

根據(jù)現(xiàn)場危險區(qū)域劃分，AGV需要選用符合相應(yīng)防爆要求的設(shè)備及防護措施。

對于整車制造商而言，防爆設(shè)計并非簡單地為普通AGV增加一個防護外殼，而是需要綜合考慮驅(qū)動電機、電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感器、線纜連接以及潛在機械點燃源等因素。

其中，驅(qū)動電機作為AGV的核心動力部件，其防爆性能與運動控制能力直接影響整車的安全性和運行表現(xiàn)。

二、防爆AGV驅(qū)動系統(tǒng)面臨哪些技術(shù)挑戰(zhàn)？

1. 防爆等級與實際工況匹配

不同危險場所對電氣設(shè)備的防爆要求并不相同。

例如，氣體爆炸性環(huán)境通常劃分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)，粉塵爆炸性環(huán)境則劃分為20區(qū)、21區(qū)和22區(qū)。

電機選型需要綜合考慮危險區(qū)域、爆炸性介質(zhì)類別、溫度組別及設(shè)備防爆標志。

在存在IIC類氣體風險的場所，電機需要滿足相應(yīng)的氣體組別要求；對于存在可燃性粉塵的環(huán)境，則需要關(guān)注粉塵防爆類別及最高表面溫度等指標。

因此，防爆AGV驅(qū)動電機不僅需要具備足夠的輸出能力，還必須與整車實際使用環(huán)境相匹配。

2. 重載運輸對驅(qū)動轉(zhuǎn)矩提出更高要求

在化工原料、工業(yè)容器及生產(chǎn)物料搬運過程中，AGV可能需要承載較大重量。

特別是2～3噸級重載AGV，在滿載啟動、加減速、轉(zhuǎn)彎及坡道運行時，對驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩輸出和動態(tài)響應(yīng)提出了較高要求。

如果驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩儲備不足，可能導(dǎo)致車輛起步困難、加速緩慢或低速運行不穩(wěn)定。

因此，需要結(jié)合整車質(zhì)量、輪徑、減速比、運行速度、坡度及加速度等參數(shù)，對電機額定轉(zhuǎn)矩、峰值轉(zhuǎn)矩及熱負載進行綜合計算。

3. 精準定位與平穩(wěn)運行

AGV在自動化生產(chǎn)線上通常需要完成定點停靠、工位對接、物料裝卸及路徑跟蹤等任務(wù)。

這些動作不僅要求車輛能夠移動到目標位置，還要求其在啟動、停止及低速運行過程中保持較好的平穩(wěn)性。

特別是在液體容器、化工原料及精密物料運輸場景中，頻繁的沖擊和急停可能影響運輸穩(wěn)定性。

因此，驅(qū)動系統(tǒng)需要具備良好的速度控制能力和動態(tài)響應(yīng)性能，并與整車導(dǎo)航、定位及安全控制系統(tǒng)協(xié)同工作。

4. 有限安裝空間與系統(tǒng)集成

AGV通常采用緊湊型底盤設(shè)計，電機、減速機、驅(qū)動輪、電池及控制系統(tǒng)需要集中安裝在有限空間內(nèi)。

對于防爆AGV而言，還需要額外考慮防爆結(jié)構(gòu)、散熱、接線及維護空間。

如何在滿足防爆要求的前提下，合理控制驅(qū)動單元尺寸，提高系統(tǒng)集成度，也是設(shè)備制造商面臨的重要挑戰(zhàn)。

三、易普森EXP防爆伺服電機，為AGV提供精準驅(qū)動

針對危險場所自動化設(shè)備的運動控制需求，易普森推出EXP系列防爆伺服電機，將防爆結(jié)構(gòu)設(shè)計與伺服控制技術(shù)相結(jié)合，為防爆AGV驅(qū)動系統(tǒng)提供多規(guī)格產(chǎn)品選擇。

IIC級防爆設(shè)計，適應(yīng)危險氣體環(huán)境

易普森EXP系列部分產(chǎn)品具有以下氣體防爆標志：

Ex db IIC T4/T5 Gb

其中，IIC為氣體組別，T4/T5為溫度組別，Gb為設(shè)備保護級別。

符合相應(yīng)防爆要求的產(chǎn)品可用于適配的1區(qū)、2區(qū)氣體爆炸性環(huán)境。

針對粉塵危險環(huán)境，易普森也提供具有相應(yīng)粉塵防爆標志的產(chǎn)品方案：

Ex tb IIIC T130℃ Db

可根據(jù)現(xiàn)場粉塵類別、危險區(qū)域及溫度要求進行選型。

需要注意的是，AGV整車能否進入特定危險區(qū)域，不僅取決于驅(qū)動電機，還需要對電池、驅(qū)動器、傳感器及整車其他相關(guān)部件進行防爆設(shè)計和合規(guī)評估。

多規(guī)格功率配置，滿足不同負載需求

易普森EXP系列涵蓋EXP60、EXP90、EXP110、EXP130及EXP180等多個機座系列。

針對不同AGV的負載等級、運行速度及驅(qū)動結(jié)構(gòu)，可根據(jù)項目需求匹配相應(yīng)功率、轉(zhuǎn)矩和反饋配置。

對于重載AGV，可結(jié)合減速機、驅(qū)動輪及整車傳動結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)選型，滿足滿載啟動、低速運行及加減速等工況需求。

閉環(huán)伺服控制，實現(xiàn)平穩(wěn)啟停

與普通開環(huán)驅(qū)動方式相比，伺服系統(tǒng)能夠根據(jù)反饋信號對電機運行狀態(tài)進行實時調(diào)節(jié)。

易普森防爆伺服電機可根據(jù)項目需求配置旋轉(zhuǎn)變壓器、絕對值編碼器等反饋裝置，實現(xiàn)速度、位置和轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制。

在AGV應(yīng)用中，伺服控制有助于實現(xiàn)：

滿載條件下的平穩(wěn)啟動與加減速；

低速運行時的穩(wěn)定速度控制；

左右驅(qū)動輪的協(xié)調(diào)控制；

工位對接時的精確運動控制；

負載變化情況下的動態(tài)響應(yīng)。

通過合理設(shè)置加減速曲線和控制參數(shù)，可以減少車輛運行過程中的沖擊，提高物料搬運的平穩(wěn)性。

靈活通信，便于整車控制系統(tǒng)集成

防爆AGV的驅(qū)動系統(tǒng)需要與導(dǎo)航控制器、整車控制器及上位自動化系統(tǒng)進行協(xié)同。

易普森防爆伺服電機可配合相應(yīng)伺服驅(qū)動器，根據(jù)項目需求提供EtherCAT、PROFINET、CANopen等通信接口方案。

通過驅(qū)動系統(tǒng)與整車控制系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)速度指令下發(fā)、運行狀態(tài)反饋、故障監(jiān)測及多軸協(xié)調(diào)控制，為防爆AGV的自動化運行提供支持。

四、典型應(yīng)用：2～3噸級防爆AGV驅(qū)動方案

以面向化工及危險品生產(chǎn)環(huán)境的2～3噸級重載AGV為例，設(shè)備制造商在設(shè)計過程中需要同時解決防爆適配、重載驅(qū)動、低速控制和整車集成等問題。

與普通物流AGV不同，此類設(shè)備需要根據(jù)現(xiàn)場是否存在可燃性氣體、粉塵以及對應(yīng)危險區(qū)域，選擇合適的防爆技術(shù)方案。

在驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計階段，可采用易普森EXP系列防爆伺服電機，配合適當減速比的傳動機構(gòu)，實現(xiàn)驅(qū)動輪所需的轉(zhuǎn)矩輸出。

通過伺服驅(qū)動器進行速度和轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制，改善車輛在滿載啟動、低速轉(zhuǎn)彎及精準停靠過程中的運行表現(xiàn)。

對于采用雙輪差速驅(qū)動結(jié)構(gòu)的AGV，還可以通過左右驅(qū)動輪的速度協(xié)調(diào)，實現(xiàn)直線行駛、轉(zhuǎn)向及路徑跟蹤。

在實際項目中，需要重點關(guān)注以下幾個方面：

驅(qū)動能力匹配： 根據(jù)車輛總質(zhì)量、輪徑、運行速度、加速度及坡道要求計算驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩。

防爆適配： 根據(jù)危險區(qū)域及爆炸性介質(zhì)選擇相應(yīng)防爆等級的電機，并對整車進行系統(tǒng)性防爆設(shè)計。

控制系統(tǒng)集成： 根據(jù)整車控制架構(gòu)選擇合適的驅(qū)動器、通信方式和反饋方案。

連續(xù)運行能力： 結(jié)合AGV工作周期、啟停頻率及環(huán)境溫度，評估電機溫升與持續(xù)輸出能力。

通過上述設(shè)計，能夠在滿足防爆要求的基礎(chǔ)上，兼顧重載AGV的運動控制性能與系統(tǒng)集成需求。

五、防爆AGV應(yīng)用場景正在不斷拓展

隨著工業(yè)物流自動化向特殊環(huán)境延伸，防爆AGV的應(yīng)用范圍也在逐步擴大。

化工生產(chǎn)車間

用于化工原料、包裝容器及生產(chǎn)物料的自動轉(zhuǎn)運，減少人工在危險區(qū)域內(nèi)頻繁搬運的需求。

石油石化行業(yè)

在符合現(xiàn)場危險區(qū)域及防爆要求的前提下，可承擔部分生產(chǎn)物資、工具及設(shè)備的自動化運輸任務(wù)。

涂料及噴涂車間

針對可能存在可燃性溶劑蒸氣的生產(chǎn)環(huán)境，防爆AGV可用于原料配送、工件轉(zhuǎn)運及生產(chǎn)線物料銜接。

醫(yī)藥及精細化工

在涉及易燃溶劑或可燃性粉塵的工藝區(qū)域，防爆AGV可為生產(chǎn)物流自動化提供新的設(shè)備選擇。

危險品倉儲

在符合相關(guān)安全規(guī)范和危險區(qū)域要求的倉儲環(huán)境中，防爆AGV可用于托盤、容器及包裝物料的自動搬運。

這些應(yīng)用不僅要求AGV具備防爆性能，還對驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性、運行精度及長期穩(wěn)定性提出了更高要求。

六、從安全驅(qū)動到智能物流，防爆伺服技術(shù)拓展AGV應(yīng)用邊界

隨著智能工廠建設(shè)不斷深入，AGV正在從普通制造車間進入更加復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。

對于危險場所而言，AGV的應(yīng)用價值不僅在于替代人工搬運，還在于通過自動化技術(shù)減少人員進入危險區(qū)域的頻次，提高物料運輸?shù)目煽匦院蜕a(chǎn)流程的連續(xù)性。

而驅(qū)動系統(tǒng)作為AGV的核心組成部分，需要同時滿足防爆安全、動力輸出、運動精度及系統(tǒng)集成等多方面要求。

易普森EXP系列防爆伺服電機通過防爆結(jié)構(gòu)與伺服控制技術(shù)相結(jié)合，為危險場所移動機器人提供更加靈活的驅(qū)動選擇。

未來，隨著化工、石油石化、醫(yī)藥及危險品物流等行業(yè)對自動化需求的持續(xù)增長，防爆伺服電機將在AGV、AMR及其他特殊環(huán)境移動裝備中發(fā)揮更加重要的作用。

EXPSION易普森將持續(xù)聚焦危險工況下的精準運動控制，為工業(yè)自動化設(shè)備提供可靠、靈活的防爆伺服解決方案。

EXPSION FOR THE HAZARD