嘉腾引爆大功率无线充电技术

转载 2021-07-27 09:14 嘉腾机器人来源：嘉腾机器人

随着AMR被电商和工业界大量使用后，AMR的安全问题也越来越突出，据报道，上个月英国某著名电商公司，因使用接触式充电系统，导致巨大火灾，工厂直接损失达到1.1亿英镑。在AMR和无人工厂方案被快速而广泛被应用的时代，机器人厂商是否深入考量AMR的潜在安全风险，并在解决方案中有完善的预防机制，以保证客户现场的资产安全，将是判断智能改造方案有效性，和真实提高工厂经济效益的关键元素。

嘉腾以安全、稳定、可靠作为制造AGV的基本指导理念，在AGV&AMR的安全问题上不断投入研发经费，从而持续提升产品的品质与安全等级。面对像电池正负极材料生产过程中，工艺要求不允许现场有裸露的充电铜极的无人工厂改造需求，目前常用的接触式在线充电和离线充电都不适用。

2018年，嘉腾开始与新加坡某公司合作，针对场景与产品的普适性应用，联手开发了3+3（三个发射端，三个接受端）的大功率充电系统WCM-01，成功应用于电池材料和电池生产企业。

我们预测，这将成为AGV&AMR充电的潮流和趋势。

产品简介

WCM-01采用电磁感应技术传输能量，与以往需要车体和充电站需要“亲密接触”才能充上电所不同的是，WCM-01非接触充电模组只需要“轻轻靠近”（车体与充电站距离70mm以内），机器人就可以进行充电。

考虑到机器人的定位误差对机器人到达并对准充电站的影响，WCM-01特别的线圈结构重新定义了磁路耦合的方式，结合高功率密度的拓扑结构变换器，能够容许机器人横向80mm的停车位置偏移。从纵向、横向两个维度释放了对机器人高精度定位要求。

同时，WCM-01可达到近10kW的充电功率，简单理解，某知名品牌手机无线充电器功率为15W，WCM-01是其600倍，打破了无线充电效率低而速度慢的传统印象，叉车这类大型设备可以在1-2小时内充满电，速度不输于传统充电机。

与触点式在线充电相比

目前AGV领域的充电方式包括离线充电、在线充电两种类型。在线充电在市面上常见的解决方案，是触点式充电，即机器人自动到达充电位点，机器人上的充电极板正负极与充电机的金属极板充分接触而导电充电。

触点式充电为全无人化改造提供了一个选项，但同时也存在问题使得无法在全工业领域广泛使用：

1. 裸露的金属电极存在电极氧化，电极污损造成的充电故障；机器人与充电机的机械部件对接，尤其是重载的机器人，充电桩的磨损率较高。

2. 潮湿、粉尘、有易燃气体的工厂内，不可使用裸露电机的充电方式；

3. 触点式充电时必须精确对准，对于定位精度要求高，如实际运行时不能一次对准，机器人需要驶出充电位重新对准，影响机器人车队工作节拍。

4. 因不同机器人本体的充电金属电极尺寸、充电要求、安装位置都不同，一个项目里需要部署多种型号的充电桩。

相比之下，WCM-01带来的想象力与众不同：

1. 湿度大、有腐蚀性的，以及对铜铁锌等元素敏感的特殊生产环境用

机器人本体没有了暴露金属材质的充电接口，从而可以消除水雾、腐蚀性、油污等特殊生产环境中对机器人充电刷板造成的影响，实现自动充电，完成特定行业工业环境的无人化改造。

2. 安全性的提高，带来无人叉车的生产效率提高，缩短投资回报周期

以往为了提高安全性，将叉车充电站布置在离产线有一定距离的场所，叉车往返于充电站和生产车间浪费了较多的时间和能量，影响叉车实际的工作时间。而非接触充电彻底消除了裸露带电体，消除了短路、过电流发热、触电的安全隐患，从而使得充电站部署的灵活性得以提高，能够部署更多的在线充电点，节省时间、提高续航、提高节拍速度。

由于在线充电的频次提高，叉车可以配置低容量、快充锂电池，并能够通过充电调度的优化，减少备用冗余叉车，从而显著降低投资。

3. 适配多种机器人，实现智能充电

WCM-01可安装在不同型号的叉车上，使用同一款非接触充电站充电。在一个工厂环境里，托盘式、平衡重、堆垛叉车、前移式无人叉车，以及移载式、潜伏式AGV等都能够用同一个无线充电发射站充电，解决在工厂内车型众多、需要部署多种充电桩并且备品备件繁杂的问题。

4. 为室外无人叉车的应用创造条件

移动机器人在室外场景下运行有较高的技术挑战性，嘉腾机器人在这一课题的投入上已有所斩获。大黄蜂是嘉腾户外搬运的明星产品，但户外尘埃、雨水的影响是大黄蜂实现自动充电的障碍，非接触、无裸露的充电方式才可做到这一点，无接触充电的产品导入，将为完全版的室外无人叉车开发创造必要的条件。

还有：

· WCM-01适用不同叉车型号，安装改造简单

WCM-01是一个独立模组，只要在叉车外部固定好接收端，在地面部署无线充电发射站，可以即插即用。

· 通用性强

不受限于电池类型、充电曲线，无论是24V、48V供电的叉车，都可以用同一款无线充电发射站。

· 适应性强

WCM-01模组内部也是标准化模组，可以组合为充电功率更大或更小的充电站，适应不同产品类型的充电需求。

这么一来，无论是轻型AGV、重型叉车、服务机器人，只要往WCM-01充电站轻轻一靠，就可以轻巧、灵敏、高效地补充电力了。

WCM-01如何应用？

1. 新造AGV使用指南

嘉腾机器人已在某新能源工厂制造项目的无人叉车上成功应用了WCM-01无线充电方案。由于该无线充电产品的模块化设计，使得车端的无线充电接收器集成安装与接线非常简单。集成安装方面，仅在车体上有6个安装定位孔，以作固定用。

接线方面，将无线充电接收器的正负极与锂电池充电口连接，一根通讯线与无人叉车控制器连接即可。

WCM-01有标准的通讯接口代码，将其移植到叉车的控制系统中即可。在充电逻辑方面，几乎与常规充电机的运行习惯完全一致，并且还提供了更为丰富的交互数据。

2. 旧有AGV升级指南

对于特殊场景中，如上述易凝露、易燃易爆环境或是对铜铁锌敏感的场所，曾折中妥协使用接触式刷板刷块方案的无人叉车项目，可以改造成WCM-01无线充电方案。如上所述，在现有叉车上对无线充电接收器集成安装、接线、软件升级方面都是模块化搭载，实施难度很低而能在充电安全性、可靠性和自动化程度上有显著提升与收益。