Нарастващото търсене на батерии в търговските роботи
Търговските роботи преминават бързо от пилотни проекти към приложения в реалния свят. Складове, фабрики, болници, хотели и логистични центрове все повече използват мобилни роботи за транспортиране на стоки, доставят материали и автоматизират повтарящи се задачи.
Според Международната федерация по роботика (IFR), приблизително 102,900 професионални обслужващи роботи за транспорт и логистика бяха продадени по целия свят през 2024, представляващ a 14% увеличение на годишна база. Тези роботи представляват повече от половината от продажбите на роботи за професионални услуги.
По-широкият пазар на мобилни роботи също се очаква да поддържа силен растеж. Interact Analysis прогнозира продължаващо разширяване до 2030, докато индустрията се измества от традиционните AGV към по-гъвкави AMR.
Тъй като търговските роботи работят по-дълго и изпълняват по-сложни задачи, производителността на батерията се превърна във важна част от цялостната роботна система.
Ето къде LiFePO4 батерии привличат все повече внимание.
Защо LiFePO4 батериите са подходящи за търговски роботи?
LiFePO4, или литиев железен фосфат, е литиево-йонна батерия, известна със своята комбинация от безопасност, производителност на цикъла и относително стабилна работа.
За търговски роботи, батерията не е просто източник на енергия. Това пряко влияе върху времето за работа, честота на зареждане, изисквания за поддръжка и цялостна наличност на робота.
1. Висока безопасност
Безопасността е особено важна за търговските роботи, тъй като те често работят около работници, оборудване и ценен инвентар.
Химията на LiFePO4 има силна термична стабилност в сравнение с много други литиево-йонни химикали. Това го прави привлекателен за AGV, AMRs, роботи за доставка и други търговски роботизирани системи, където предвидимата работа е важна.
Правилно проектираната батерия трябва да включва и система за управление на батерията (BMS) да наблюдава:
- Волтаж
- Текущ
- Клетъчна температура
- Състояние на заряда
- Презареждане и свръхразреждане
- Условия на късо съединение
Самата химия е само една част от безопасността на батерията. Качество на клетката, дизайн на опаковката, управление на топлината, окабеляването и BMS защитата трябва да работят заедно.
2. Дълъг цикъл на живот за ежедневна работа на робота
Търговските роботи могат да работят много часове всеки ден и могат да имат чести цикли на зареждане.
За разлика от приложенията, където батерията се зарежда само от време на време, роботите може да изискват ежедневни или дори многократни цикли на зареждане.
Следователно LiFePO4 е привлекателен, тъй като характеристиките му с дълъг цикъл на живот могат да помогнат за намаляване на честотата на смяна на батерията.
За оператори на автопаркове, това може да е важно, тъй като цената на батерията на робота не е ограничена до първоначалната й покупна цена. Смяна на батерията, труд, престой и поддръжка допринасят за общите разходи за притежание.
Батерия, която издържа по-дълго, може потенциално да подобри икономиката на големите флоти от роботи.
3. Възможността за зареждане променя изискванията за батерията
Традиционните роботи могат да работят, докато батерията е почти изтощена и след това да се върнат към станция за зареждане.
Съвременните AMR могат да използват различна стратегия: възможност за зареждане.
Вместо да чакате пълно разреждане, роботът може автоматично да се върне към станция за зареждане по време на почивки или между задачи. Това позволява на флота от роботи да поддържа по-високо средно състояние на заряд.
Например, производителите на търговски мобилни роботи все повече използват стратегии за автоматизирано зареждане, за да намалят времето за престой. Някои системи са проектирани около сравнително кратки прозорци за зареждане, вместо дълги периоди на зареждане през нощта.
Това променя начина, по който трябва да бъде избран капацитетът на батерията.
По-голямата батерия не винаги е най-доброто решение. В някои приложения, батерия със среден размер, комбинирана с бързо или възможност за зареждане, може да осигури по-добро използване, по-ниско тегло и подобрена ефективност на робота.
4. Енергийната плътност и теглото на робота имат значение
Всеки килограм, носен от мобилен робот, може да повлияе на потреблението на енергия.
Батерия с прекомерно тегло може да увеличи енергията, необходима за ускорение, обръщане и транспортиране. В същото време, недостатъчният капацитет на батерията може да ограничи времето за работа.
Следователно изборът на батерия трябва да бъде балансиран:
Капацитет + Тегло + Мощност + Време за изпълнение + Време за зареждане
Например, пакет батерии за склад AMR може да се наложи да осигури достатъчно енергия за няколко часа работа, като същевременно остава достатъчно компактен, за да се побере в шасито на робота.
Поради това правилната батерия не е непременно батерията с най-висок рейтинг Ah. Това е батерията, която съответства на действителния работен цикъл на робота.
5. Приложения на LiFePO4 в търговски роботи
LiFePO4 батериите могат да се считат за широк спектър от търговски роботизирани приложения.
| Тип робот | Типично изискване за батерията |
|---|---|
| AGV | Стабилна мощност, дълго време на работа, често колоездене |
| AMR | Компактен дизайн, висока надеждност, възможност за зареждане |
| Робот за доставка | Лек дизайн, дълго време на работа |
| Хотелски робот | Тиха работа, надежден ежедневен цикъл |
| Почистващ робот | Дълго време на работа и често зареждане |
| Складов робот | Живот с висок цикъл и интелигентен BMS |
| Мобилен манипулатор | Възможност за по-висока пикова мощност |
Точното напрежение и капацитет на батерията зависят от двигателите на робота, полезен товар, работна скорост, работно време и стратегия за таксуване.
За много платформи за мобилни роботи, 24V и 48V акумулаторни системи са общи отправни точки, въпреки че действителната архитектура варира според производителя и приложението.
Как да изберете LiFePO4 батерия за търговски робот
Изборът на батерия трябва да започне с оперативните изисквания на робота, а не със стандартна спецификация на батерията.
Стъпка 1: Определете системното напрежение
Напрежението на батерията трябва да съответства на електрическата архитектура на робота и изискванията на двигателя/контролера.
Стъпка 2: Изчислете енергийните изисквания
Опростено изчисление е:
Енергия (Wh) = Напрежение (V) × Капацитет (ах)
Действителната използваема енергия трябва да отчита условията на работа, граници на разреждане и ефективност на системата.
Стъпка 3: Оценете пиковия ток
Двигателите на роботи може да изискват значително по-висок ток по време на ускорение, катерене или работа с тежък товар.
Следователно, батерията трябва не само да задоволява средното потребление на мощност, но и да осигурява достатъчен пиков ток.
Стъпка 4: Съпоставете стратегията за зареждане
Определете дали роботът използва:
- Стандартно зареждане
- Бързо зареждане
- Възможност за зареждане
- Автоматично зареждане
- Смяна на батерията
Стратегията за зареждане може значително да повлияе на необходимия капацитет на батерията.
Стъпка 5: Помислете за работната среда
Температура, влажност, прах, трябва да се вземат предвид вибрациите и работата на закрито/външно.
За роботи, работещи в студена среда, производителността на батерията при ниски температури и стратегията за защита при зареждане изискват специално внимание.
LiFePO4 Батериите и бъдещето на търговските роботи
Индустрията на комерсиалната роботика се движи към по-дълги работни часове, по-високо използване на флота и по-голяма автономност.
Данните за IFR вече показват силен ръст в транспортните и логистични роботи, докато пазарните проучвания показват, че AMRs набират дял, тъй като компаниите изискват по-гъвкава автоматизация.
Тази тенденция ще увеличи значението на батерийните системи, които могат да поддържат:
- По-дълги експлоатационни цикли
- По -бързо зареждане
- Интелигентна BMS комуникация
- Дистанционно наблюдение на батерията
- По-висока мощност
- Модулна смяна на батерията
- По-добро управление на енергията на ниво автопарк
Малко вероятно е LiFePO4 да бъде единствената химия на батерията, използвана в търговски роботи. Приложенията, изискващи изключително висока енергийна плътност, могат да продължат да обмислят NMC и бъдещите технологии в твърдо състояние.
Обаче, за много търговски роботи, където безопасност, цикличен живот, надеждност и експлоатационни разходи са по-важни от максималната енергийна плътност, LiFePO4 остава здрав и практичен вариант.
Заключение
Тъй като търговските роботи стават все по-важна част от логистиката, производство, хотелиерство и услуги, технологията за батерии ще повлияе пряко на наличността на робота и оперативната икономика.
LiFePO4 батериите предлагат комбинация от безопасност, дълъг живот на цикъла, стабилна производителност и съвместимост с модерните стратегии за зареждане. Тези характеристики ги правят особено подходящи за много AGV, AMR и други търговски приложения на роботи.
Ключът не е просто да изберете по-голяма батерия. Една успешна система за батерии на роботи трябва да бъде проектирана около тези на робота волтаж, търсене на мощност, време на работа, пиков ток, таксуваща стратегия, среда и физическо пространство.
Тъй като търговската роботика продължава да се мащабира, батерийните системи все повече ще се превръщат в интегрирана част от дизайна на робота, а не просто сменяем компонент.
За повече информация, моля свържете се нас.