电池的线束,充电口(顶视图和侧视图)
整个系统的能源来自于四个串联的12V,28Ah 铅蓄电池。四个电池中的两个还安装了热电偶以确保它们不会过热。当电量过低时,机器人会自动脱离中央控制器的指令,并自行回到充电站充电。充电站的设计留有很大空间裕度,保证机器人能够正常充上电。
——摄像头和成像模块——
朝上和网下看的摄像头。两个都安装于滚珠丝杠内部
置于升降机构内部的是Kiva系统的关键设备之一:定制的双摄像机成像模块。 一个摄像头向下看地面以识别仓库地板上的2D条形码, 另一个向上看货架的底部。每个摄像头都配备6个红色LED用于照明。 夹在两个摄像机之间的是图像处理模块,其核心是ADI ADSP-BF548 Blackfin多媒体处理器,通过高速串口获取数据,进行数据矩阵检测。
——主板和子板——
统筹全局的是上图中的主逻辑模块。电机驱动板由电池的48V DC供电;逻辑元件部分全部使用一路单独滤波的电源。三相直流无刷电机(BLDC)的驱动板也是完全定制的,由一块莱迪思的LFXP6C FPGA(隐藏在主板下)驱动。 三个电机驱动都配有电流传感器(注:所以很可能是FOC控制),编码器以及6个全桥MOSFET(通过机箱冷却)。
安装FPGA的子板承担了协调无线模块、成像单元、紧急制动、连接红外/压力传感器、电源管理和电机驱动器的功能,大大减轻了主板的压力。MCU是32位,400MHz 的Freescale MPC5123,很可能运行的是PowerPC Linux。 两个以太网端口连接到无线模块和固件存储,它们由一个Mircel KSZ8993切换。整个机器人唯一一个现成的电子元件是通信模块:Soekris Engineering Net4526双天线路由器,运行着单个Winstron NeWeb CM9无线模块,通过以太网和主板连接。
——堪称神器的升降模块——
这代Kiva有许多处设计都非常精巧,而其中最出彩的莫过于升降模块。它必须能在一千磅(约半吨)的压力下完成升降,并全程与地面保持完美的平行——这是滚珠丝杠结构的理想任务。通常市面上见到的滚珠丝杠都是实心的,最粗也不过五个厘米,而Kiva定制的这款外径达到了28厘米,而且是空心,内螺纹结构。
丝杠的两个壳体轴承都是铝质,同底盘一样都是需要二次加工的铸件。这两个部件都进行了表面氧化处理,这为轴承提供了很好的润滑和防锈能力。内壳是固定的,相当于一个球形螺母,其外侧有注塑成型的环状结构,用来约束滚珠;外壳在旋转时内侧与滚珠接触,外侧与升降电机通过齿轮连接。根据工艺复杂度,整个升降结构的成本估计在1000美金左右。
结语:
Kiva Systems是少数几家能够将复杂的硬件和软件巧妙地集成到一个无缝解决方案中的公司之一,并且已经建立了一个能够极大地改变我们的购买,销售和生活方式的系统。很明显, Kiva Systems公司里养着一帮非常强大的硬件工程师,这可能是亚马逊在2012为收购Kiva抛出7.75亿美元天价的一个重要原因。这篇文章只讨论了机器人本体,但要注意这只是整个Kiva解决方案中一个很小的(但也厉害的)一部分。
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