无线控制使自动车辆自由

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正如2007年8月的无线控制副刊所指出的那样控制工程在美国，将无线通信纳入自动化控制系统的主要动机之一是将移动的系统组件从缆绳中解脱出来。使用电缆在移动的系统组件之间传递控制信号会阻碍它们。

就像一条狗被一条沉重的链条拴在树上一样，这些部件的移动不可能不受干扰。与无线通信链路相比，电缆又重又硬，覆盖范围非常有限，而且通常会碍事。电缆会缠绕、断裂、被碾过，并造成绊倒危险。没有人被无线通信链路绊倒过。

这种无线优势在移动车辆应用中表现得最为明显。想象一下，一架无人驾驶的空中侦察机在巴基斯坦的一个山谷里搜寻隐藏的基地组织恐怖分子，同时拖着半英里长的以太网电缆。从地球上通过光纤电缆控制月球车怎么样?正如我女儿十几岁时常说的:“不——不!”

今天，几乎每一辆高端移动车辆都有某种程度的无线控制通信，未来的系统将更加依赖无线。本文描述了已经部署或正在开发的两种无线车辆控制应用程序。

然而，如果有一个共同的线索，那就是无线用于通知自动控制系统，但很少构成实际控制回路的一部分。这个特点有很多很好的理由。所有这些都适用于大多数控制应用程序，并且在可预见的将来没有任何迹象表明它们会失去有效性。

• 保持较短的控制循环是个好主意。无线链路通常都很长，所以它们不太适合在控制回路中工作。

• 实时控制要求始终如一的快速通信，这在任何车辆应用中都是必要的。虽然无线通信可以实时运行，但距离远，比如地球和月球之间的距离，使得无线通信的速度也非常缓慢。因此，当无线是最关键的时候，它不能在一个循环中使用。

• 中断的可能性是一个需要认真考虑的问题。无线通信比有线通信更容易被破坏。有更多的方法可以中断无线服务，而且它们更有可能发生。在通信任务列表或设定点参数时中断传输是一回事。你总是可以重传的。然而，中断车辆控制回路即使只有几秒钟，也可能是灾难性的。

作者信息

C.G. Masi是控制工程。通过电子邮件与他联系charlie.masi@reedbusiness.com

月光投射和操纵不是实时的

由于2.7秒的延时，地球上的操作人员无法进行实时控制。

神话般的雷鸟乐队主唱金·威尔逊声称自己是“足够的凝灰泥”，可以“带你去月球....”。虽然t型鸟的意思是隐喻，但弗雷德·j·布尔乔亚三世和他在弗雷德内特团队的朋友们的目标是证明他们真的足够坚强，可以把机器人探测器送上月球，并在到达月球时做一些有价值的观察。弗雷德内特团队是争夺谷歌月球x奖的十支团队之一，该奖项由x奖基金会提供，奖金为3000万美元，旨在成为首个由私人资助和管理的机器人登月探险队。

规则规定:“要赢得谷歌月球X奖，一个团队必须成功地在月球表面降落一艘私人资助的飞船，并存活足够长的时间来完成在月球表面漫游至少500米的任务目标，并用一个名为“月球投射”的视频节目将其记录下来，并传回地球。”“月投由数字数据组成，这些数据必须被收集并传输到地球，包括以下内容:

高分辨率360度

月球车在月球表面的自画像;

近实时视频显示了飞船沿着月球表面的旅程;

高清(HD)视频;

发射前装载在飞船上的一组缓存数据的传输(例如，来自月球的第一封电子邮件)。

参赛队伍将被要求发送一份详细说明他们到达月球表面的月相报告，第二份月相报告提供他们在月球表面漫游的图像和视频。总而言之，月球投影将代表大约1gb的惊人内容返回地球。”

在撰写本文时，有10支队伍正式注册参加了比赛。Team Frednet是一个由系统、软件和硬件开发人员组成的多国团队，他们是一个由开源开发人员、工程师和科学家组成的国际团队的领导者和整体协调员。他们的目标是将开发主要软件系统的成功方法用于解决与空间探索和研究相关的问题。

探险队到达月球后面临的控制问题是如何控制他们的月球车。无线电信号跨越地球和月球之间385,000公里(239,228英里)的平均距离大约需要1.35秒。

“我们的设想是，”弗雷德内特团队的硬件工程负责人丹·史密斯说，“是一个非常小的漫游车，拥有通信和视频双重系统，能够自我定位，并内置一些容错和纠错功能。”

这个系统不仅仅是一个航天器。该团队设想了三个独立的组成部分:月球轨道器(称为“月球巴士”)、着陆器和月球车。这些部件一开始就像俄罗斯套娃一样，探测器由着陆器携带，而着陆器又由公共汽车携带。

整个组合将被一个尚未确定的商业卫星发射服务送入近地轨道。从地球轨道，公共汽车将把项目带到月球轨道，在那里它将部署着陆器。这辆巴士将留在月球轨道上，帮助向地球上的团队基地传递信号。

着陆器将下降到月球表面并部署月球车。作为唯一的固定部件，着陆器将包括无线电系统，用于与月球巴士(仍在轨道上)、月球车以及直接与地球通信。

月球车的任务是在月球表面移动，对着陆器上的相机摆姿势，并获取自己的图像。着陆器将传输剩余的月投数据。

着陆器将携带预先编程的指令和程序。从地球上，团队成员可以发送命令来启动程序和程序。然而，由于通信延迟较长，它们无法进行实时控制。这种能力必须由着陆器和月球车共享。

史密斯说:“月球车想要有一般的自主权，来弄清楚如何从A点到B点，瞄准它的天线，瞄准它的相机，然后发回信号。着陆器实际上应该扮演一个服务器的角色——像母鸭一样照看月球车。”

当你的处理系统出现问题时，你该找谁?

信息和电力的无线传输使得恶劣环境下的自动化物料搬运变得简单、清洁、高效。

OEM厂商Ipsen International在升级客户热处理设备时面临的难题是，如何为运送重物往返于烤箱的自动导引车(agv)提供动力。客户正在对其整个设施进行自动化，以提高生产率，使公司更具竞争力。设想是在工厂运作中引入更多的流动性。

电池很重，需要定期充电，并且耐热性有限。在AGV的路径上装饰一根电缆，使其远离地板，因为它可能会被碾过，缠结，并产生绊倒危险，这也是不可行的。在这种环境下，滑动触点可能会短路，产生冲击危险，并在腐蚀失效之前收集碎片。

易普森东南销售代表蒂姆·亚当斯回忆说:“我们必须确保升级符合他们的自动化效率和生产力理念。我们的目标是使热处理达到这一标准。”

Ipsen通过使用天然气的“Supercarb”工艺取代甲醇，部分实现了这一升级，以避免甲醇成本的增加。然而，挑战的第二部分是使热处理成为一个熄灯过程。换句话说，无线!

Ipsen的解决方案是整合SEW-Eurodrive的电子单轨系统(EMS)。通过结合SEW-Eurodrive的Movitrans非接触式能量传输系统和基于驱动的控制系统，SEW-Eurodrive的工程师开发了一种系统，该系统可以通过地板下的电缆通过气隙传输能量，为AGV及其控制系统提供动力。无线以太网可以实现远程监控和控制。其结果是一个创新的系统，比传统的材料处理系统更灵活，更清洁，需要更少的维护。

EMS系统最初是为汽车行业材料供应的地面输送机设计的，现在被用于其他组装操作，食品和饮料包装，配送仓库和机场物流。该系统能够处理轻型和重型负载，以及单轴或多轴应用。

Ipsen与SEW-Eurodrive合作，共同设计了一套基于EMS技术的全自动无灯热处理设备。Adams说:“自动化成功的关键是将工作从集散区转移到适当的熔炉，然后返回卸载区，在那里它将被重新分配回车间进行下一个制造程序。”“全自动推车成为自动化系统的重点。SEW系统所做的是在适当的时间将小车定位在适当的位置;它还能够维持从暂存区到设备的工作流程，并再次退出。”

Movitrans在嵌入轨道结构的电缆和安装在小车下的拾取电感器之间使用近场感应耦合。每台手推车都有自己的驱动、控制、通信和电力电子设备，使其能够沿着轨道通过物料处理系统独立运行。

分散控制使每个小车的速度可以单独变化，并且可以很容易地根据生产要求或过程变量的变化进行调整。控制由参数而不是编程控制，简化了安装和启动。该系统的客户机-服务器架构为数据存储、参数更改、诊断、初始启动和单元更换提供了一个中央数据库。

亚当斯说:“这个系统节省了大量的劳动力。“它使我们能够减少劳动力，专注于装卸篮子，并准备工作进入下一个或上一个制造步骤。热处理过程现在只需要一个人:操作人员或分段人员，他们只是在工作进入和出来时进行分段。”

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