关于工业机器人能源，不得不知的知识

随着工业4.0的快速推进，工业机器人已开始在国内市场逐步铺开。作为机械设备，工业机器人的能源如何解决，如何运作？如何有效控制的等关于工业机器人能源问题，引起了很多工程设计人员、设备维护人员、EHS技术人员们的兴趣。

UR机器人通过此文来讲解工业机器人的能源（电源）系统的设计过程和一些简单的分类，运作原理等知识，以便大家对工业机器人电源有个初步的了解。

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1. 工业机器人能源管理系统

工业机器人电源管理系统是能源系统的重要部分,它负责对的能源进行实时的监控和管理。由于大多时刻都是由主电源供电,所以这里只讨论对主电源部分进行的管理。

工业机器人电源管理的主要功能是通过采集各个耗电模块节点的电压、电流、和电池及测试点温度等信息通过计算得出系统剩余工作时间的估计值和系统的工作状态,通过接口与负责决策处理的中央工控机进行通信,通过对每一路情况的分析,为中央控制系统提供决策,同时通过驱动电路控制继电器对每一路分别进行相应的供电控制。在工业机器人电源出现问题时应急处理模块启动,对故障进行处理保障顺利返航。如图所示。

UR工业机器人能源管理系统结构图

2.工业机器人的能源管理系统功能模块分类
      能源管理系统主要可分为：数据采集模块、开关控制模块、电量计算模块、应急处理模块四大类

数据采集模块：负责对电源输出的电压、电流、电池组与工作仓内大功率器件周围的温度等模拟量进行采集和预处理,为系统状态分析提供依据。

开关控制模块：通过驱动电路控制继电器的开关,从而对每一个耗电设备的电力供应进行管理,同时便于在某一设备出现短路等故障时,不影响其他设备的供电。

电量计算模块：采用每秒平均电流值作为当前单位时间的电量进行累加。存储下来后,根据电池总电量、己消耗电量和当前工作电流,可以计算出系统所能工作的剩余时间,可为整个系统的运行提供参考。

应急处理模块：在电池电量不足时,结合电池组电压情况,通知工控机并及时切换备用电源,根据工控机指令关闭相应设备减少电源消耗,同时做好上浮准备。在总电流过流时,系统将关闭所有通路,并进入异常处理模式。在异常处理模式中,电源模块结合各测试点电流、温度值,快速查找出相应的故障通道,检测出并关闭故障通道,并向上级工控机报告状态。

电源管理系统从监控节点采集模拟量输入如电压、电流、温度等,进行电量计算同时通过接口接收工控机的指令,对数据预处理,对开关量如继电器通断状态进行相应操作,在出现故障时调用应急处理模块。

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3.工业机器人能源（电池）的选用

工业机器人电源功能模块设计和电池选型巡检机器人的移动属性决定其适合采用无缆化的电池供电。电池的选用通常需要考虑如下几个因素：

电压等级：决定了机器人内部设备的电压适用范围；

电池容量：决定了机器人的工作时间和续航能力；

尺寸和重量：在某种程度上决定了机器人本体的尺寸和重量。

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根据变电站巡检任务的工作量，设计变电站巡检机器人最高速度为1．5 m／s，连续工作时间最长为3 h。

根据机器人内部设备电压及功耗，计算出机器人静态工作电流2A，动态工作电流4A，最大工作电流10A，考虑电池裕量及衰减，机器人内部空间有限及移动设备自重不宜过重等限制。

一般选用额定电压25．2 V，容量50 Ah的三元锂电池组。三元聚合物锂电池能量密度大，重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的40％～50％，镍氢的20％～30％。单体电压高，自放电小，每月在10％以下。没有记忆效应，循环寿命高，在正常条件下，锂离子电池的充放电周期可超过500次。工作温度范围宽至一20～60℃。循环性能优越，可快速充放电，充电效率高达100％，不含有诸如镉、铅、汞等有害金属物质，对环境无污染。

了解以上一些关于工业机器人电源的基本信息，对维护工业电源安全起到很大的帮助，如需了解更多，请移步到UR机器人官网（www.universal-robots.cn）

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