摘要：伴隨AGV/AMR移動(dòng)機(jī)器人市場的迅猛發(fā)展，倉儲(chǔ)自動(dòng)化、半導(dǎo)體制造、生物/醫(yī)療設(shè)備對于小型化、集成化的應(yīng)用需求， 以及現(xiàn)今人形機(jī)器人商用化的開發(fā)大潮，低壓直流伺服和微型低壓伺服系統(tǒng)在其中扮演著越來越重要的角色，更高的功率密 度、更大的承壓能力、更加安全、更智能化的產(chǎn)品受到了用戶的青睞。

根據(jù)CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2024年中國移 動(dòng)機(jī)器人（AGV/AMR）市場的銷售規(guī)模約為221億元人 民幣，同比增長4.25%；銷售數(shù)量為13.9萬臺(tái)，同比增長 11.2%；預(yù)計(jì)2025年該銷售規(guī)模的數(shù)值將達(dá)到243億元人民 幣，銷售數(shù)量將達(dá)到15.5萬臺(tái)（如圖1所示），銷售規(guī)模年 增長率約為9.95%。
AGV自動(dòng)導(dǎo)向車和AMR自主移動(dòng)機(jī)器人同屬于移動(dòng)機(jī)器 人的范疇，為了滿足大范圍快速移動(dòng)的需求，它們主要由蓄

電池直流供電，電壓一般以48 VDC居多。在驅(qū)動(dòng)部分，這類 設(shè)備一般用到的多是低壓直流伺服系統(tǒng)，功率以200W、400W 和750W為主，并且當(dāng)前的一個(gè)開發(fā)趨勢是朝著大功率的方向 邁進(jìn)，1.5KW~3KW、甚至5KW的產(chǎn)品已開始陸續(xù)面市。
《低電壓指令》根據(jù)為電氣系統(tǒng)供電的電源電壓，以 及IEC國際電工委員會(huì)在電擊及電弧風(fēng)險(xiǎn)和安全方面的具體 規(guī)定，將介于50–1000 V交流電或75–1500 V直流電之間的 電壓定義為低電壓。而在伺服領(lǐng)域內(nèi)界定的低壓直流伺服系

統(tǒng)，通常指的是以電池供電為主的低壓系統(tǒng)。標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)無刷 電機(jī)多是在120-480 V交流電壓下運(yùn)行；低壓直流伺服電機(jī) 則是在24-96 V直流電壓范圍內(nèi)進(jìn)行了優(yōu)化，根據(jù)定義，IEC 認(rèn)為這一范圍內(nèi)的電壓應(yīng)屬于超低電壓（ELV）的范疇。

在這類應(yīng)用市場上，科爾摩根、Elmo、步科自動(dòng)化、 和利時(shí)電機(jī)、偉創(chuàng)電氣、固高科技、杰美康、智創(chuàng)電機(jī)等廠 商結(jié)合低壓伺服產(chǎn)品線，在體積、過載、效率、功能和易用 性等方面，面向特定場景深入產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)，以滿足各種移 動(dòng)服務(wù)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人對于低速平穩(wěn)、快速制動(dòng)、出力 大、靜音、防水等全方位的嚴(yán)苛要求。

集成化、安全功能成焦點(diǎn)

在結(jié)構(gòu)上，廠內(nèi)物流AGV移動(dòng)機(jī)器人由車體、蓄電池和 充電系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向裝置、精確停車裝置、運(yùn)動(dòng)控制 器、通信裝置、移載系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)等所組成。在驅(qū)動(dòng)裝置 部分主要包括電機(jī)、減速器、驅(qū)動(dòng)器、控制與驅(qū)動(dòng)電路等， 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般有閉環(huán)方式和開環(huán)方式兩種，AGV電機(jī)驅(qū)動(dòng)閉 環(huán)方式主要以低壓直流伺服系統(tǒng)為主。針對廠內(nèi)AGV對于電 機(jī)體積、載重、速度、噪音、平穩(wěn)、安全等性能的高要求， 一批工控廠商專門進(jìn)行了定制化開發(fā)。

今年，北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司在低壓直流伺服 領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)重點(diǎn)在于：“集成化”和“安全性”。隨著 移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展，其功能越來越多，體積越來越小巧，這 就要求零部件的體積隨之減小，讓伺服產(chǎn)品在更大程度上實(shí)
現(xiàn)集成，變得更加小巧、易安裝。其中的集成產(chǎn)品的表現(xiàn)形 式有：一是伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器的集成，和利時(shí)電機(jī)將繼續(xù)擴(kuò) 展和完善多個(gè)系列的低壓伺服一體機(jī)；二是伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng) 器、減速機(jī)及行進(jìn)輪的大集成，公司目前推出了四位一體的 輪驅(qū)模組；三是伺服輪轂電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的集成，針對服務(wù)機(jī) 器人及輕載型搬運(yùn)機(jī)器人，提供更為小巧的驅(qū)動(dòng)輪解決方 案。此外，安全性也是和利時(shí)電機(jī)研發(fā)的一大方向，今年公 司預(yù)計(jì)會(huì)在編碼器冗余技術(shù)、伺服輪轂電機(jī)與電磁制動(dòng)器的 集成技術(shù)等方面取得突破，形成更為安全可靠的產(chǎn)品體系， 助力這類用戶產(chǎn)品的安全性更上一個(gè)臺(tái)階。

為了應(yīng)對市場對于高可靠性、高靈活性的需求，四輪四 驅(qū)AGV成為目前許多工業(yè)場景搬運(yùn)的熱門選項(xiàng)之一，深圳市 智創(chuàng)電機(jī)有限公司推出的低壓伺服電機(jī)系統(tǒng)采用真多圈絕對 值編碼器（無電池），自帶位置記憶功能，能夠提供精確的 角度和位置測量，實(shí)現(xiàn)精確的導(dǎo)航和控制；減速機(jī)與電機(jī)集 于一體，機(jī)身小巧精致，基于先進(jìn)的磁路設(shè)計(jì)方案和耐高溫 永磁體材料，運(yùn)行平穩(wěn)，過載能力強(qiáng)；低壓伺服電機(jī)配備減 速機(jī)可使四輪四驅(qū)AGV輕松承載150KG貨物，同時(shí)AGV搭載 4個(gè)輪轂伺服電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)原地自轉(zhuǎn)、蛇形行駛和阿克曼 轉(zhuǎn)彎等功能，此外，電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器采用懸架設(shè)計(jì)，賦予AGV 靈活的運(yùn)動(dòng)性、零轉(zhuǎn)彎半徑和平穩(wěn)的行駛體驗(yàn)。低壓伺服驅(qū) 動(dòng)器具備泄放功能，確保AGV的穩(wěn)定性和安全性，提高整體 運(yùn)行效率，內(nèi)置高精密的電機(jī)控制算法，可實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的實(shí) 時(shí)協(xié)同控制，確保電機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和精確同步，完成復(fù)雜動(dòng)作 和任務(wù)。

新“藍(lán)?！笔袌?/span>——重栽AGV
業(yè)內(nèi)普遍將負(fù)載能力在2噸至10噸的AGV稱為偏重載 型，而重載型AGV的裝載能力一般是在10噸以上。在當(dāng)前 國內(nèi)AGV市場“內(nèi)卷”加劇的情況下，這一特殊品類的AGV 細(xì)分產(chǎn)品線，也成為了部分廠商重點(diǎn)開發(fā)的“藍(lán)?！笔袌觥?從相關(guān)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，以室外重載AGV這一細(xì)分市場 為例，2021-2026年國內(nèi)市場規(guī)模的年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)接近 25%。重載AGV在風(fēng)力發(fā)電行業(yè)，可以輕松搬運(yùn)大型風(fēng)力發(fā) 電機(jī)部件；在大型變壓器制造領(lǐng)域，能夠高效轉(zhuǎn)移巨型變壓 器；在智慧港口，被專門用于搬運(yùn)重量達(dá)到20噸到120噸不 等的集裝箱......
載重以及使用環(huán)境的變化，帶來了重載AGV車體結(jié)構(gòu)上的 完全不同，這類AGV的承載輕則數(shù)噸，重則幾百噸，隨著承載 力的增加，AGV的導(dǎo)航控制、機(jī)械設(shè)計(jì)、安全防護(hù)等在技術(shù)實(shí) 現(xiàn)難度上都大幅提升，市場準(zhǔn)入“門檻”較高，產(chǎn)品利潤空間 也可觀。例如，在驅(qū)動(dòng)方面，重載AGV要求AGV驅(qū)動(dòng)輪要有足 夠的承壓能力與驅(qū)動(dòng)能力；同時(shí)需要多個(gè)驅(qū)動(dòng)輪協(xié)同工作，這 些驅(qū)動(dòng)輪間的協(xié)調(diào)控制直接決定了AGV的整體效率，以及AGV 行走的平穩(wěn)度和可靠性；另外，還要考慮地面不平可能導(dǎo)致部 分驅(qū)動(dòng)輪不能與地面很好的接觸而產(chǎn)生的懸空情況，需要根據(jù) 實(shí)際應(yīng)用情況設(shè)計(jì)合適的“懸掛”結(jié)構(gòu)，保證每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都能 與地面良好接觸，從而提供足夠的驅(qū)動(dòng)力。
針對重載AGV應(yīng)用場景，步科自動(dòng)化新推出了低壓 96V、180法蘭3KW、4KW、5KW大功率伺服電機(jī)及配套驅(qū) 動(dòng)器，可滿足10 T以上重載AGV運(yùn)動(dòng)控制部件大功率伺服電 機(jī)低電流的應(yīng)用需求。與常規(guī)的48V系統(tǒng)不同，步科自動(dòng)化 開發(fā)的96V系統(tǒng)電流相對較小，在傳輸相同功率時(shí)，線路電 阻產(chǎn)生的熱量較少，效率更高，電機(jī)發(fā)熱問題減輕，有助于 延長電機(jī)和相關(guān)設(shè)備壽命，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；另一方面， 96V伺服電機(jī)在相同電流下能傳輸更高功率，更適合重載 AGV的大功率需求，可提供更強(qiáng)動(dòng)力，支持AGV搬運(yùn)更重貨 物或在復(fù)雜工況下運(yùn)行。
同時(shí)，步科自動(dòng)化這款伺服電機(jī)采用高性能磁鋼+優(yōu) 化磁路設(shè)計(jì)，扭矩密度提升20%，低速運(yùn)行更平穩(wěn)；電機(jī) 效率>90%，發(fā)熱量降低30%，搭配智能伺服算法，保障 AGV7x24小時(shí)連續(xù)作業(yè)；配備適應(yīng)負(fù)載算法動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出功 率，復(fù)雜路況下仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行；電機(jī)共本體出線設(shè)計(jì)， 提升防護(hù)與可靠性，降低成本。

助力設(shè)備廠商布局“出?！?/strong>
當(dāng)前，AGV市場的另一個(gè)較為明顯的發(fā)展動(dòng)向是，部分 頭部AGV本體廠商正積極布局“出?！睉?zhàn)略，從有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù) 據(jù)顯示，2024年中國AGV/AMR海外銷售規(guī)模已達(dá)到68億人 民幣左右，同比增長率約為 51.11%（如圖2所示）。在這一 趨勢下，對于工控自動(dòng)化廠商也提出了新的要求，那就是產(chǎn) 品要能夠滿足“出?！闭J(rèn)證的需要，協(xié)助客戶發(fā)展“出?！辈?局；與此同時(shí)，一些工控企業(yè)也正在通過各種國際展會(huì)等渠 道，面向海外的AGV本體廠商尋求更多的合作機(jī)會(huì)。
例如，上海安浦鳴志自動(dòng)化設(shè)備有限公司的MBDV系 列低壓直流伺服驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過嚴(yán)格且全面的多輪測試后，在 架構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)以及測試驗(yàn)證等關(guān)鍵方面完全符合 UL61800-5-2、IEC61508、ISO13849-1等功能安全標(biāo)準(zhǔn)， 并達(dá)到了STO SIL3/PLe[Cat 4] 安全等級，這也為鳴志全球市 場的拓展奠定了基礎(chǔ)。
此外，步科自動(dòng)化的FD1X5系列低壓伺服系統(tǒng)憑借技術(shù) 創(chuàng)新和可靠品質(zhì)，全系列通過UL與CE認(rèn)證，標(biāo)志著產(chǎn)品在 電氣安全、穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性均達(dá)到了國際一流水準(zhǔn)，助 力客戶無縫對接海外嚴(yán)苛的法規(guī)要求，縮短認(rèn)證周期，降低 市場準(zhǔn)入成本。
實(shí)際上，除了AGV、AMR、RGV（穿梭車）、復(fù)合移 動(dòng)機(jī)器人等特定的應(yīng)用場景之外，低壓伺服系統(tǒng)在并聯(lián)機(jī)器 人、協(xié)作機(jī)器人、泛服務(wù)機(jī)器人（如：建筑機(jī)器人、養(yǎng)殖機(jī) 器人、物流機(jī)器人、生活護(hù)理機(jī)器人以及特殊醫(yī)療手術(shù)機(jī)器 人），甚至于未來的人形機(jī)器人等開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用前景也是 十分可觀的。
針對并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用，智創(chuàng)電機(jī)開發(fā)的低壓伺服電機(jī)系 統(tǒng)憑借5000rpm高轉(zhuǎn)速，可滿足“蜘蛛手”并聯(lián)機(jī)器人高速 抓取、精準(zhǔn)放置的應(yīng)用需求；并可選配多種編碼器，支持高 精度控制，且提升產(chǎn)品的整體性價(jià)比；采用緊湊型設(shè)計(jì)，伺 服電機(jī)集成小巧，可優(yōu)化“蜘蛛手”的機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少空間 占用；支持脈沖、Modbus、RS485、CAN、CANopen等多 種主流通訊協(xié)議，在“蜘蛛手”并聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用中展現(xiàn)出優(yōu) 秀的產(chǎn)品性能。
在工業(yè)機(jī)器人、半導(dǎo)體設(shè)備、醫(yī)療醫(yī)用設(shè)備等行業(yè)，鳴 志MBDV mini型低壓直流伺服采用先進(jìn)的控制算法，實(shí)現(xiàn)了 對機(jī)械設(shè)備的高精度控制，同時(shí)具備快速響應(yīng)的特點(diǎn)，能在 瞬間調(diào)整位置和速度，以更高的靈敏度應(yīng)對各種工作條件，

使其在特定工作環(huán)境下均能保持穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。
無論是移動(dòng)機(jī)器人，還是半導(dǎo)體設(shè)備、醫(yī)療醫(yī)用設(shè)備 等小型化應(yīng)用場景，對于低壓直流伺服的需求還在持續(xù)攀升 中。尤其是在智能工廠（場內(nèi)物流等）的建設(shè)中，具備“思 考力”的移動(dòng)機(jī)器人在工業(yè)界的推廣普及越來越受到關(guān)注。
例如，在某些倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)中，通過引入高精度傳感 器、先進(jìn)的視覺識(shí)別技術(shù)以及自主研發(fā)的智能算法，能夠?qū)?時(shí)感知周圍環(huán)境和料箱信息，自動(dòng)規(guī)劃最優(yōu)取箱路徑，并實(shí) 現(xiàn)對料箱的精準(zhǔn)抓取與放置，大大降低了貨物損壞和丟失的 風(fēng)險(xiǎn)。在這一龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)中，對于伺服系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控 制精度、動(dòng)態(tài)性能、多軸協(xié)同及自動(dòng)化集成能力都提出了更 高的要求。