一, Egwyddorion technegol a mathau o atebion amgen di-wifr
1. cyfathrebu di-wifr pellter byr yn seiliedig ar Wi Fi 6/6E
Mae Wi Fi 6 (IEEE 802.11ax) yn defnyddio technolegau OFDMA (Mynediad Lluosog Is-adran Amlder Orthonglog) a MU-MIMO (Allbwn Aml-Ddefnyddiwr Mewnbwn Lluosog) i gynyddu trwybwn dyfais sengl i 9.6Gbps a lleihau hwyrni i fewn 10ms. Er enghraifft, yn y robot ABB IRB 1200, gall modiwl Wi Fi 6 ddisodli'r cysylltydd M8 i gyflawni trosglwyddiad amser real o ddata synhwyrydd (megis tymheredd a dirgryniad), gan gefnogi 16 dyfais ar gyfer cyfathrebu cydamserol a gorchuddio radiws o hyd at 50 metr. Mae ei fantais yn gydnaws â'r seilwaith TG presennol, ond mae angen iddo fynd i'r afael â materion ymyrraeth electromagnetig (EMI) mewn amgylcheddau diwydiannol, y gellir eu hoptimeiddio trwy antenâu cysgodol a thechnoleg hopian sbectrwm.
2. Bluetooth 5.3 a Rhwydwaith Ardal Eang Pŵer Isel (LPWAN)
Mae swyddogaeth LE Audio o Bluetooth 5.3 yn cywasgu oedi trosglwyddo sain i 2ms ac yn cefnogi cydamseru aml-ddyfais. Mewn senarios robot cydweithredol, gall modiwlau Bluetooth ddisodli cysylltwyr M8 i gyflawni rheolaeth ddi-wifr rhwng y ffon reoli a'r corff robot, gan leihau'r defnydd o bŵer 60% o'i gymharu â Bluetooth 4.2. Mae technoleg LPWAN, fel LoRaWAN, yn addas ar gyfer senarios pellter hir a chyflymder isel. Er enghraifft, mewn robotiaid archwilio awyr agored, trosglwyddir data statws batri trwy fodiwlau LoRa, gyda phellter trosglwyddo o hyd at 15 cilomedr a defnydd pŵer blynyddol o ddim ond 0.3Wh.
3. 5G rhwydwaith tonfeddi ac amser sensitif (TSN) milimetr
Mae ton milimetr 5G (24.25-52.6GHz) yn darparu cyfradd brig o 4Gbps a hwyrni isel iawn o 1ms. Wedi'i gyfuno â gallu amserlennu penderfynol TSN, gall ddisodli cysylltwyr M8 cyflym iawn. Yn y robot Fanuc M-20iA, mae'r modiwl 5G yn trosglwyddo delweddau diffiniad uchel o'r synhwyrydd gweledol trwy'r band amlder tonnau milimetr, gydag amrywiadau oedi amser yn cael eu rheoli o fewn ± 50 μ s, gan fodloni gofynion cynulliad manwl gywir. Ond mae'n gofyn am leoli gorsafoedd sylfaen penodedig, sy'n golygu costau buddsoddi cychwynnol uchel.
2, Senarios cais a manteision atebion amgen di-wifr
1. Golygfa Symudol Dynamig: AGV a Drone
Mae robotiaid symudol fel AGVs a dronau danfon yn dueddol o wisgo cebl neu gysylltiad gwael â chysylltwyr M8 traddodiadol oherwydd troi a dirgryniadau aml. Gall y datrysiad diwifr ddileu cysylltiadau corfforol yn llwyr, er enghraifft, yn P800 AGV Geek +, mae modiwl Wi Fi 6 yn disodli'r cysylltydd M8 i gyflawni cyfathrebu rhwng y synhwyrydd llywio laser a'r prif fwrdd rheoli, gan leihau'r gyfradd fethiant o 0.8 gwaith / mil awr i 0.1 gwaith / mil awr a gostwng costau cynnal a chadw 75%.
2. Defnyddio gofod bach: Micro robotiaid ac endosgopau
Mewn robotiaid endosgopig meddygol, gall diamedr y cysylltydd M8 (8mm) gyfyngu ar hyblygrwydd dyfeisiau. Mae'r modiwl Bluetooth 5.3 yn cywasgu trwch yr elfen gyfathrebu i 2.5mm trwy ddyluniad antena PCB, gan gefnogi cylchdro rhydd 360 gradd o'r endosgop o fewn ceudod y corff dynol. Er enghraifft, ar ôl mabwysiadu datrysiad diwifr, gostyngodd system endosgop Olympus EVIS X1 y diamedr gweithredu o 12mm i 8mm a lleihau trawma cleifion 30%.
3. Gweithrediadau amgylchedd peryglus: pŵer cemegol a niwclear
Mewn amgylcheddau cyrydol neu ymbelydredd cryf, mae cysylltiadau metel cysylltwyr M8 yn dueddol o ocsideiddio a methiant. Mae technoleg LPWAN yn disodli cysylltiadau corfforol â thrawsyriant diwifr. Er enghraifft, yn robotiaid gwaredu gwastraff niwclear CGN, mae modiwl LoRa yn gweithredu'n sefydlog o dan amodau cyfradd dos ymbelydredd gama o 100 Gy/h, gan gynnal cyfradd cywirdeb trosglwyddo data o 99.97%, tra bod gan gysylltwyr M8 traddodiadol oes o ddim ond 3 mis yn yr un amgylchedd.
3, Dadansoddiad cost budd o atebion amgen di-wifr
1. Buddsoddiad cychwynnol ac enillion-tymor hir
Mae datrysiad diwifr yn gofyn am fuddsoddi modiwlau diwifr (pris uned)
15−50) Antena(5−20) A gorsaf sylfaen (500 - 2000), tra bod cost un set o gysylltwyr M8 tua
8−15. Gan gymryd llinell gynhyrchu gyda 100 AGV fel enghraifft, mae cost gychwynnol trawsnewid diwifr yn cynyddu
12000, ond oherwydd llai o waith cynnal a chadw cebl, cyrhaeddodd yr arbedion cost blynyddol
8400, gyda chyfnod ad-dalu buddsoddiad o 1.4 mlynedd yn unig.
2. Effeithlonrwydd gofod a hyblygrwydd cynhyrchu
Gall yr ateb diwifr arbed 20% -30% o'r gofod gwifrau y tu mewn i'r ddyfais. Yn y robotiaid cyfres KUKA KR CYBERTECH, mae'r defnydd o fodiwlau Wi Fi 6 yn lleihau pwysau ceblau mewnol 1.2kg, yn lleihau syrthni mudiant 15%, yn byrhau amser beicio 0.3 eiliad, ac yn cynyddu gallu cynhyrchu blynyddol 12% fesul uned.
3. Cymhariaeth dibynadwyedd: MTBF a dulliau methu
Yr amser cyfartalog rhwng methiannau (MTBF) o gysylltwyr M8 yw tua 50000 awr, a'r prif ddulliau methiant yw ocsidiad cyswllt a gwisgo mecanyddol. Mae MTBF y datrysiad diwifr yn cyrraedd 100000 awr, ond mae angen iddo ddelio ag ymyrraeth electromagnetig a gwanhau signal. Trwy ddefnyddio sbectrwm lledaenu hopian amledd (FHSS) a thechnegau cywiro gwallau ymlaen (FEC), gellir rheoli cyfradd gwallau didau trawsyrru diwifr o dan 10 ⁻⁹, gan agosáu at lefel y trosglwyddiad gwifrau.
4, Tueddiadau a Heriau'r Diwydiant
1. Integreiddio Technoleg: TSN Di-wifr ac Optimization AI
Bydd atebion diwifr yn y dyfodol yn integreiddio amserlennu penderfynol TSN yn ddwfn â dyraniad sianel deinamig AI. Er enghraifft, mae Cynghrair Di-wifr Diwydiannol Siemens (IWA) yn datblygu system rhagfynegi sianel sy'n seiliedig ar ddysgu peiriannau a all ragfynegi ffynonellau ymyrraeth a newid bandiau amlder 0.5 eiliad ymlaen llaw, gan gadw jitter trawsyrru diwifr o fewn ± 1 μ s a bodloni gofynion rheoli symudiadau.
2. Proses safoni: Cydweithrediad IEEE a 3GPP
Mae IEEE 802.11ba (Wi Fi Sensing) a 3GPP Release 18 (5G Advanced) yn datblygu safonau unedig ar gyfer cyfathrebu diwifr diwydiannol, sy'n cwmpasu dangosyddion meintiol o hwyrni, dibynadwyedd a diogelwch. Erbyn 2026, disgwylir y bydd modiwlau diwifr safonol sy'n cydymffurfio yn meddiannu 15% o gyfran y farchnad cysylltwyr diwydiannol.
3. Her Diogelwch: Mecanweithiau Amgryptio a Dilysu
Mae angen i atebion diwifr ddelio â chlustfeinio data ac ymosodiadau ffugio. Mae mabwysiadu amgryptio AES-256 a dilysu dyfais IEEE 802.1AR yn sicrhau cyfrinachedd a chywirdeb data a drosglwyddir. Yn system gweithredu a chynnal a chadw o bell robot Fanuc, mae'r modiwl diwifr yn cofnodi logiau gweithredu trwy dechnoleg blockchain i atal mynediad heb awdurdod.
5, Casgliad: Argymhellion cymhwysedd ar gyfer atebion amgen di-wifr
Senario deinamig uchel: Blaenoriaethu datrysiad Wi Fi 6/Bluetooth 5.3 i gydbwyso cost a pherfformiad.
Senarios pellter hir/pŵer isel: defnyddio technoleg LPWAN, fel LoRaWAN, sy'n addas ar gyfer dyfeisiau awyr agored neu batri.
Senario cuddni isel iawn: Mae ton milimetr 5G + TSN yn ddewis delfrydol ar gyfer robotiaid cydosod manwl gywir, ond mae angen gwerthuso cost defnyddio gorsafoedd sylfaen.
Senarios amgylcheddol peryglus: Gall atebion di-wifr ddileu'r risg o fethiant cysylltiad corfforol yn llwyr a gwella dibynadwyedd dyfeisiau.
