maxon Story
葡萄園裡的機器人
在法國波爾多地區,機器人保證葡萄酒的優良有機品質。它們能夠自主割除葡萄樹之間的雜草,讓除草劑成為多餘。為了讓機器人在多坡的地形上順利導航行駛,研發人員從火星探測車上吸取了一些經驗。
法國聖埃美隆附近的葡萄酒產區享譽全球,並擁有悠久的歷史傳統。這裡的釀酒工藝可以追溯至羅馬帝國時代。然而,現今可以使用的農業工具,當時的羅馬人只能在夢中才想得到:如今,機器人幫助人們完成費力的葡萄園養護工作。由位於聖埃美隆的同名公司所開發的 Vitirover 就是這類機器人之一。它是一台全自動除草機,由太陽能電驅動。一共大約二十架這種機器人除草機在葡萄園裡辛勤地工作。今年,Vitirover 將會再交貨 200 台機器人,用於例如鐵路軌道沿路或在太陽能發電站中使用。這種機器人的主要優勢在於,它們非常環保,而且可以幫助種植有機葡萄。在葡萄園裡使用這些機器人,讓類似「年年春」等除草劑成為多餘。除此之外,機器人還能保護土壤,防止土壤被牽引機或馬匹壓實。
與 ESA 密切合作
開發這台能夠修剪超過兩公頃土地的機器,並非易事。原來,葡萄園裡鬆軟不穩的土壤與火星表面非常相似。因此,在草擬第一個設計規格時,Vitirover 與歐洲太空總署(ESA)合作,審視了所有為火星任務所專門開發的機器人設計。「這的確幫了我們大忙,因為我們找不到任何接近我們規格的陸地機器人」,Vitirover 的技術長 Xavier David Beaulieu 說。他與 Arnaud de la Fouchardière 在 2010 年共同創辦了這家公司。在接管了位於聖埃美隆的家族企業 Château Coutet 葡萄酒廠之後,他面臨了必須控制葡萄樹之間的雜草生長的挑戰。如今,Vitirover 是領先全球高精密釀酒廠應用領域的創新者。這家公司有十名員工。
機器人能夠順利越過多岩石、陡峭的地形,並且平均每 12 秒就必須承受機械應力。因此它的機動化要求也相當高。所採用的機電解決方案是 Vitirover 與 mdp(maxon 法國分公司)合作八年來的成果。機器人共受到四顆 DC 馬達驅動,每個輪子分別使用一顆。它們是有刷 DCX 22 L 驅動模組,可以在非常小的安裝空間裡提供最大的功率密度。這些馬達的效率非常高,對於電池驅動來說非常重要。搭配一組 GP 32 C 減速機,不僅讓除草機能吸收輪子上的負載,並釋放牽引時所需的轉矩。「就驅動模組而言,輪軸上的徑向負載問題並不容易解決。但是,我們最後還是辦到了」,Xavier David Beaulieu 說。
封裝在鋁合金鐘型外殼中
然而,最大的挑戰在別處,也就是三個由 DCX 32 L 系列 DC 馬達驅動的刀片。高負載往往會造成馬達滾球軸承損壞,以致於造成故障。maxon 的工程師們最後開發了一個鋁合金鐘型外殼,以提供長久保護。Kevin Schwartz 在 MDP 公司負責 Vitirover 專案:「我們的角色並不限於提供電動馬達,而是提供能滿足客戶需求的完整解決方案。」
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Sylbie Monin; Vitirover