導航控制器是移動機器人(AGV/AMR)最主要的核心部件,是整個車體的大腦,關(guān)系到車體的可靠穩(wěn)定、性能指標和安全性。在導航控制器的各種性能中,除了硬件層面的防護等級、嵌入式層面、算法層面等基本的指標,還值得關(guān)注的是寬溫的指標,那么寬溫的指標是否是如今移動機器人(AGV/AMR)重要的指標,達到-40~80℃是否必要?
移動機器人(AGV/AMR)應用環(huán)境
移動機器人(AGV/AMR)現(xiàn)如今應用非常廣泛,既有-40℃及以上的速凍冷庫、深冷庫場景,也有55~65℃及以上的塑料生產(chǎn)、橡膠、鋼鐵冶金場景,在這些溫度較高或較低的應用環(huán)境下,控制器能否長期正常穩(wěn)定的運行就顯得十分的重要了。

中國的地理環(huán)境
中國是一個幅員遼闊的國家,中國最南端最高溫度可達47.6℃,最北端最低溫度低至-31.3℃。既有像海上采油采氣平臺這樣潮濕晝夜溫差不大的環(huán)境,也有像在沙漠、戈壁的航天發(fā)射中心這樣晝夜溫差極大的環(huán)境。

10℃法則
環(huán)境溫度每提高(改變)10℃,元器件壽命明顯降低。
在機械方面,由于產(chǎn)品由不同的材料組成,材料膨脹系數(shù)的差異產(chǎn)生機械應力,在承受高低溫雙向變化的熱應力時,應力差變化在結(jié)合部產(chǎn)生有效作用,使缺陷暴露;
在物理化學方面,產(chǎn)品中的橡膠和有機塑料等材料在低溫時變硬發(fā)脆,高溫時軟化松弛,超出使用溫度范圍時,其機械性能和抗減振特性均會發(fā)生變化,導致產(chǎn)品失效;
在電氣性能方面,高溫能夠?qū)е码娐钒l(fā)生溫漂,增大電路發(fā)熱量,加速絕緣體的老化甚至熱擊穿,影響半導體器件如三級管的放大倍數(shù)和穿透電,從而造成產(chǎn)品失效。
由于現(xiàn)代電子設(shè)備所用的電子元器件的密度越來越高, 這將使元器件之間通過傳導、輻射和對流產(chǎn)生熱耦合。熱應力已經(jīng)成為影響電子元器件失效率的最重要的因素之一。為了達到預期的可靠性目的,必須將元器件的溫度適應性達到更高的水平。

無風扇設(shè)計,
適應-40~80℃寬溫的MRC5000
MRC5000在設(shè)計之初也遇到了很大的難題。一方面要滿足IP65的防護指標,不能留有縫隙等用于散熱,同時還要滿足運行slam算法、運動控制算法、運動分解算法,內(nèi)置地圖任務路徑等一系列運算需求,而產(chǎn)生大量的熱量。溫度對元器件失效率的影響很大,對微電路來說,溫度升高10℃–20℃約使溫度應力系數(shù)增加一倍。為了保證器件在寬溫環(huán)境中具有足夠的使用壽命,需要進行降額設(shè)計、熱設(shè)計;另外為了降低溫度引發(fā)元器件參數(shù)漂移的影響還需要進行容差分析。
散熱之三種武器
熱傳遞的方式:傳導、對流、輻射。一般來說,這三種形式在電子系統(tǒng)的熱傳輸中所占的比例分別為60%、20%、20%。經(jīng)過上萬次的測試,最終選定了采用特殊合金做散熱底板的方式,達成了工業(yè)級寬溫要求。

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