功率轉(zhuǎn)換的突破推動機器人革命

功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的創(chuàng)新正在推動機器人設(shè)計的變革。今天的集成電源模塊正在滿足尺寸、重量、電源預算以及成本效率的需求，從而將機器人從工廠、家庭以及商業(yè)應(yīng)用帶入一個想象中的廣闊新天地。

OLogic為客戶設(shè)計了許多不同的移動機器人，包括Dusty Robotics(上圖)。Dusty消除了將建筑平面圖標注在施工現(xiàn)場的傳統(tǒng)的、勞動密集型過程，在施工現(xiàn)場編程的機器人可自動完成該任務(wù)。

我們正處于一個機器人為我們的生活帶來巨大優(yōu)勢的歷史轉(zhuǎn)折點。OLogic 公司對機器人的廣泛的應(yīng)用至關(guān)重要。

OLogic 是一家位于加州圣克拉拉的電子設(shè)計咨詢公司，擁有超過 15 年的豐富經(jīng)驗，通過提供電氣、機械與工業(yè)工程支持以及軟件及固件工程設(shè)計，幫助客戶將大大小小的機器人設(shè)計推向市場。這其中包括電源電子器件集成專業(yè)技術(shù)，該技術(shù)是決定移動機器人的工作范圍、功能性和充電能力的主要設(shè)計考慮因素。

OLogic 為眾多行業(yè)設(shè)計了大量機器人，其中包括農(nóng)業(yè)、智慧家居以及庫存控制等。OLogic 的機器人客戶群可追溯到一家初創(chuàng)公司，這家公司被許多人看作硅谷移動機器人先驅(qū)。柳樹車庫(Willow Garage)以其將各高校及其他實體的現(xiàn)成開源軟件整合在一起，幫助機器人執(zhí)行艱巨任務(wù)的實力而聞名。

2014 年公司解散時，機器人軟件專家紛紛離開，，他們后來創(chuàng)立了灣區(qū)幾乎所有重要的機器人初創(chuàng)型企業(yè)。這為 OLogic 開創(chuàng)了與 Savioke、Knightscope、Fetch 和 Dusty Robotics 等公司合作的全新業(yè)務(wù)。

“機器人行業(yè)真正的搖滾明星是那些為機器學習或機器人算法任務(wù)導航等業(yè)務(wù)開發(fā)高級軟件的公司?！?OLogic 首席執(zhí)行官 Ted Larson 說?！半娮釉骷呛髞硇略龅摹＝Y(jié)果是人們認為他們可以買到所有這些現(xiàn)成的東西，然后將其組裝起來。這很快就變成了不靠譜的計劃。”

機器人供電網(wǎng)絡(luò)案例：OLogic在其機器人中使用Vicor電源模塊(降壓、升降壓和PRM)，因為它們功率密度高、效率高且易于使用。“我們在移動機器人上多處都使用(Vicor ZVS降壓調(diào)節(jié)器)。我從來不用想，‘哦，在 12V 電壓下我需要 5A 或 10A 的電流，我要構(gòu)建自己的電源。’我再也不這樣想了?！?OLogic首席執(zhí)行官Ted Larson說。

優(yōu)先考慮電源

移動機器人有獨特的電源挑戰(zhàn)，需要一系列功率級別。運行機器人的傳感器、伺服電機、執(zhí)行器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、通信系統(tǒng)以及其它設(shè)備有不同的電源和功率密度要求。有些很耗電，有些可能運行時間不多。這需要能通過電池電源快速、清潔且經(jīng)濟高效地供電。

Larson 說：“我們最近使用最多的部件是 Vicor ZVS 降壓穩(wěn)壓器。我們現(xiàn)已將其用于移動機器人的很多部位。我從來不用想：‘哦，在 12V 電壓下我需要 5A 或 10A 的電流，我要構(gòu)建自己的電源?！以僖膊挥眠@么想了?！?

自動化構(gòu)建布局，省錢省時

Dusty Robotics (Dusty)是一家與 OLogic 密切合作并優(yōu)化其電源配置的客戶。Dusty 總部位于加州山景城，為現(xiàn)代建筑工人制造機器人驅(qū)動的工具。

幾個世紀以來，建筑業(yè)使用兩種簡單的工具來繪制建筑平面圖：卷尺和粉筆線。即使今天，建筑師使用先進的 3D CAD 模型設(shè)計大樓時，該過程仍需將布局打印在紙上，帶到工地進行人工標注。卷尺測量與標記過程緩慢，容易出現(xiàn)人為錯誤，影響工程進度及預算。Dusty 數(shù)據(jù)顯示，錯誤會導致返工，這通常占施工項目成本的 10%。

Dusty Robotics 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官 Philipp Herget 指出：“人工制定計劃會出現(xiàn)很多錯誤，實際錯誤甚至比建筑行業(yè)自己意識到的還多。我們聽說過一些布局錯誤導致建筑公司破產(chǎn)的案例。Dusty Robotics 可以防止出錯，因為所有標注都不是手工完成的、都是由機器人完成的，準確無誤?！?

Dusty FieldPrinter 在準確無誤的情況，可將速度提高 5 倍Dusty 消除了將建筑平面圖標注在施工現(xiàn)場的傳統(tǒng)的、勞動密集型過程，在施工現(xiàn)場編程的機器人可自動完成該任務(wù)。Dusty FieldPrinter 機器人先加載數(shù)字版平面圖，然后在地面打印出各種功能布局，如墻壁、門、管道設(shè)施以及電力設(shè)施等。它能夠以大約人工作業(yè)五倍的速度，在規(guī)范的十六分之一英寸的范圍內(nèi)完成這項工作。

這一創(chuàng)新使建筑行業(yè)的工作情況更像數(shù)字化制造商，不僅可提高一致性、可預測性和可靠性，同時還可為處于建筑施工流程核心位置的技術(shù)工人改善工作條件。

Herget 表示：“如果能縮短工期，就能加快修建大樓的速度。大樓竣工越早，付款的速度就越快。時間就是金錢。”

有了很長的電池使用壽命和業(yè)界一流的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，Dusty的機器人創(chuàng)新正在幫助建筑行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化，可基于數(shù)字模型，在工地上創(chuàng)建一個唯一的真實數(shù)據(jù)來源。

為 Dusty FieldPrinter 機器人供電

Dusty 的 FieldPrinter 是一款電池供電的移動機器人，可在各種氣象條件下長期工作。它包括大量不同的電子設(shè)備，包括傳感器、驅(qū)動電機和電動組件、計算量很大的處理器以及一款打印機等，所有這些設(shè)備都有不同的工作電壓及電流需求。

這就是為什么 Dusty 委托 OLogic 為其機器人構(gòu)建核心電子元器件的原因。OLogic 一開始使用的是分立式電源解決方案。但隨著時間的推移，Vicor 公司向 OLogic 介紹了一種模塊化方法，用于為機器人構(gòu)建供電網(wǎng)絡(luò) (PDN)。OLogic 開始意識到，他們根本無法設(shè)計出像 Vicor 電源模塊一樣工作效率和散熱效率都很高，而且工作范圍很寬的產(chǎn)品。此外，ZVS 降壓穩(wěn)壓器等 Vicor 模塊還可提供 200 ~ 300W 的功率和 97% 的效率，具有極高的成本效益。

憑借很長的電池使用壽命和業(yè)界一流的電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，Dusty 的機器人創(chuàng)新正在幫助建筑行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化，可基于數(shù)字模型，在工地上創(chuàng)建一個唯一的真實數(shù)據(jù)來源。現(xiàn)在，建筑師、總承包商以及每個商業(yè)合作伙伴都不再根據(jù)自己的紙質(zhì)方案施工，各單位均根據(jù)標注在工地上的統(tǒng)一設(shè)計各司其職。能夠提供數(shù)字布局，就能增強這些眾多合作伙伴之間的協(xié)調(diào)性，從而可完善規(guī)劃，提高執(zhí)行力并可縮短竣工期。

Herget 講到：“施工自動化正在增強人類改造世界的能力。人們過去使用螺絲刀，現(xiàn)在使用電動工具。這可大幅度簡化工作。我們的機器人驅(qū)動工具可在改善技術(shù)工人工作環(huán)境的同時，幫助建筑行業(yè)實現(xiàn)升級，創(chuàng)造更好的結(jié)果?！?