Una guida completa alla personalizzazione del telaio dei robot OEM/ODM

Con il rapido sviluppo di AMR, AGV, robot di ispezione e robot di consegna, un numero crescente di aziende sta entrando nel mercato della robotica mobile. Per accelerare la convalida del prodotto, molti team optano inizialmente per un telaio standard.

Tuttavia, una volta che i robot vengono impiegati in applicazioni reali, i telai standard spesso non soddisfano i requisiti di capacità di carico utile, portata, dimensioni o ambienti complessi. Per questo motivo un numero crescente di aziende si rivolge a soluzioni di telai robotici personalizzati OEM/ODM.

Questo articolo si concentra sul processo di personalizzazione, sui parametri chiave, sui fattori di costo e sulla selezione dei fornitori per i telai robotici personalizzati, aiutando le aziende a sviluppare telaio del robot mobile prodotti più efficienti e adatti ai loro scenari specifici.

Before committing to a manufacturing approach, it is essential to understand the differences between engagement models. Our OEM vs ODM vs JDM comparison explains each model’s IP ownership, development responsibility, and cost structure — so you can choose the approach that best fits your business.

Cosa sono le personalizzazioni OEM e ODM del telaio del robot?

Sebbene OEM e ODM siano termini comuni nell'industria manifatturiera, nel campo dei telai per robot le differenze tra i due hanno un impatto diretto sulle tempistiche del progetto, sui costi e sulla proprietà intellettuale.

Telaio robot OEM: Il cliente fornisce la progettazione, il fornitore gestisce la produzione

I telai per robot OEM (Original Equipment Manufacturing) sono in genere adatti alle aziende di robotica con capacità di ricerca e sviluppo complete.

In questo modello, il cliente ha in genere completato il lavoro di progettazione di base, tra cui:

• Disegni di progettazione strutturale del telaio del robot
• Selezione di motori e riduttori
• Progettazione dell'architettura del sistema di controllo
• Definizione dei protocolli di comunicazione (CAN / ROS / Ethernet)
• Disposizione di sensori come LiDAR e telecamere

The supplier’s role primarily focuses on manufacturing and delivery:

• Lavorazione CNC o fabbricazione di lamiere
• Assemblaggio strutturale del telaio
• Test unitario e debugging completi
• Produzione di piccoli lotti o di massa

Vantaggi del telaio robot OEM

• Maggiore autonomia di prodotto
• Le tecnologie di base rimangono in-house
• Più facile stabilire barriere tecnologiche
• I costi possono essere ottimizzati a fondo in base alle esigenze di produzione di massa a lungo termine.

Le sfide dei telai robotici OEM

• Elevato investimento iniziale in R&S
• Elevate richieste di capacità di R&S meccanica interna
• I cicli di sviluppo del prodotto sono tipicamente più lunghi

Se la vostra azienda dispone già di un sistema di R&S maturo e desidera sviluppare telai robotici differenziati e personalizzati, la scelta più indicata è quella dell'OEM.

Telaio robot ODM: Progettazione e sviluppo del sistema guidati dal fornitore

ODM robot chassis customization is better suited for companies looking to launch products quickly or shorten R&D cycles, particularly during product validation or market introduction phases. Under the ODM model, customers do not need to provide detailed designs; instead, they provide “application requirements,” focusing on defining what the robot should do rather than how it should be implemented.

Le informazioni tipicamente fornite dai clienti comprendono:

• Scenari di applicazione (magazzino/fabbrica/esterno/medicale, ecc.)
• Requisiti del carico utile (50 kg / 300 kg / 1 tonnellata, ecc.)
• Velocità operativa e ritmo di lavoro
• Condizioni del terreno (superfici piane al chiuso / rampe / terreni complessi all'aperto)
• Durata del funzionamento (turno singolo o 24 ore)
• Requisiti dell'interfaccia software (ROS / API / CAN / PLC)

Queste informazioni determinano la direzione architettonica complessiva del telaio, piuttosto che la selezione dei singoli componenti.

Il processo di sviluppo completo per il telaio del robot ODM

Nei progetti ODM maturi, i fornitori in genere gestiscono lo sviluppo a livello di sistema, non solo la produzione:

• Progettazione strutturale del telaio del robot: dimensioni, materiali, capacità di carico ed espansione modulare.
• Progettazione del sistema di trasmissione: trazione differenziale, ruote Mecanum o configurazione dello sterzo Ackermann
• Progettazione del sistema di alimentazione: capacità della batteria, BMS e ottimizzazione dell'autonomia
• Integrazione del sistema di controllo: driver motore, schede di controllo e protocolli di comunicazione
• Test e convalida dei prototipi: test di carico, portata, pendenza e affidabilità.

In base alla nostra esperienza pratica, un progetto di telaio robotico ODM standard abbrevia in genere il ciclo di sviluppo di circa 30%–60% rispetto al modello OEM, con vantaggi particolarmente significativi nella fase iniziale di validazione del prodotto.

Casi d'uso per telai di robot ODM

ODM is not a “simplified design” but rather a path focused on rapid productization, suitable for:

• Startup robotiche: Necessità di completare rapidamente la convalida dell'MVP
• Integratori di sistema (SI): Si concentrano più sulle soluzioni di settore che sulla R&S dei telai
• Marchi d'oltremare: Mancanza di risorse locali per la ricerca e lo sviluppo della meccanica e necessità di immettere rapidamente i prodotti sul mercato.
• Aziende che entrano nel campo della robotica da altri settori, come ad esempio aziende di sicurezza, logistica o software di intelligenza artificiale.

Valore fondamentale del telaio per robot ODM

Based on actual delivery experience, the advantage of ODM lies not only in being “faster” but, more importantly, in reducing trial-and-error costs:

• Tempi di commercializzazione più brevi
• Riduzione dei rischi di progettazione meccanica
• Iterazione rapida basata su una piattaforma matura
• Riduzione della pressione sugli investimenti in R&S nelle fasi iniziali

Soprattutto nei progetti di telai per robot AMR e per esterni, l'ODM può prevenire efficacemente le rilavorazioni causate da progetti strutturali irragionevoli.

Come scegliere tra telaio robot OEM e ODM?

In parole povere, l'OEM si concentra maggiormente sulla ricerca e sviluppo approfondita, mentre l'ODM si concentra maggiormente sulla produzione rapida. Le differenze principali tra i due sono le seguenti:

In poche parole:

• Telaio robot OEM = R&S interna + barriere tecnologiche a lungo termine
• Telaio robot ODM = Rapidità di produzione + Riduzione dei costi di prova ed errore

Se un'azienda dispone già di un sistema di R&S maturo e mira a creare prodotti altamente differenziati, l'OEM è più adatto. Se l'obiettivo è entrare rapidamente nel mercato e convalidare il modello di business, l'ODM è in genere il percorso più efficiente.

Quali sono i settori che hanno maggiore necessità di telai robotici personalizzati?

Non tutte le applicazioni robotiche richiedono un telaio personalizzato. Tuttavia, man mano che gli ambienti diventano più complessi e destrutturati, la necessità di telai robotici personalizzati aumenta in modo significativo in tutti i settori.

Magazzino AMR / AGV

Gli ambienti di magazzino sembrano strutturati, ma in pratica variano notevolmente per disposizione, carico e condizioni operative.

I fattori chiave che influenzano la progettazione del telaio sono l'altezza dei ripiani, la larghezza del corridoio, la planarità del pavimento e i requisiti del raggio di sterzata.

I requisiti tipici includono:

• High payload capacity (300kg–2000kg)
• Funzionamento continuo 24/7
• High-precision navigation (±10mm)
• Manovrabilità in corsie strette
• Ricarica automatica o sostituzione della batteria

Nelle implementazioni reali, la sfida principale consiste nel bilanciare il carico utile, le dimensioni compatte e il lungo tempo di funzionamento all'interno di un ingombro limitato dello chassis.

Robot per consegne all'aperto

Gli ambienti esterni presentano condizioni molto variabili, tra cui il tempo, il terreno e la qualità delle strade.

Le sfide più comuni sono la pioggia, le pendenze, i cordoli e le superfici irregolari.

Requisiti fondamentali:

• IP65–IP67 protection level
• Funzionamento stabile su pendii e strade sconnesse
• Obstacle crossing capability (5–10 cm)
• Design della struttura resistente alle vibrazioni

Un problema frequente osservato nei progetti reali è che i sistemi di telaio che si comportano bene nei test di laboratorio possono subire slittamenti, derapate o surriscaldamenti in ambiente urbano.

Robot di ispezione industriale

Ambienti industriali come centrali elettriche, impianti petroliferi e siti chimici richiedono un funzionamento stabile a lungo termine piuttosto che un'elevata velocità.

Requisiti fondamentali:

• Elevato grado di protezione (IP65+)
• Resistenza alla corrosione o all'esplosione
• Funzionamento continuo di lunga durata
• Elevata stabilità strutturale in presenza di vibrazioni e interferenze

In pratica, i guasti sono più spesso dovuti all'allentamento strutturale o alla deriva dei comandi dopo lunghi cicli operativi, piuttosto che a problemi di mobilità.

Robot agricoli

Gli ambienti agricoli sono altamente destrutturati, con fango, sabbia, pendii e alta umidità.

Le sfide principali sono la scarsa trazione, la bassa stabilità e l'esposizione a condizioni ambientali difficili.

Requisiti comuni:

• Design ad alta altezza da terra
• Sistemi di trasmissione a coppia elevata
• Struttura impermeabile e antipolvere
• Telaio cingolato opzionale per terreni estremi

I telai su ruote standard spesso si guastano in condizioni agricole reali a causa di affondamento, slittamento o coppia insufficiente.

Robot medici e di servizio

Gli ambienti interni, come ospedali, hotel e spazi commerciali, richiedono un'attenzione diversa: sicurezza, fluidità di movimento ed esperienza dell'utente.

Requisiti fondamentali:

• Funzionamento a basso rumore
• Accelerazione e decelerazione fluide
• Design compatto dello chassis
• Elevata sicurezza dell'interazione uomo-robot

In ambienti sensibili come gli ospedali, i movimenti bruschi o lo scarso controllo delle vibrazioni possono influire direttamente sul comfort e sull'accettazione dell'utente.

Processo di base per la personalizzazione del telaio del robot

In Telaio robot OEM/ODM Lo sviluppo è essenzialmente un processo di ingegneria che parte dallo scenario dell'applicazione per determinare la soluzione del sistema.

Once you have selected the OEM or ODM route, the next step is execution. Follow our step-by-step robot customization process to navigate from initial requirements gathering through engineering design, prototyping, and final deployment.

1. Definizione dello scenario applicativo

Nella personalizzazione dei telai dei robot, lo scenario applicativo determina direttamente la direzione della struttura del telaio, rappresentando oltre 70% dell'influenza complessiva.

What needs to be clarified is not “what functions the robot will perform,” but rather the underlying operating conditions:

• Interno/esterno (telaio del robot interno/esterno)
• Tipo di terreno (pavimento epossidico, asfalto, ghiaia, fango)
• Presenza di rampe, dossi o gradini
• Intervallo di temperatura di esercizio (se si tratta di ambienti a bassa o alta temperatura)
• Requisiti di umidità, polvere e grado IP
• Durata di funzionamento giornaliera (8h / 16h / 24h)

The root cause of many project failures is “applying warehouse robot design principles to outdoor robots,” which leads to choosing the wrong chassis technical approach from the very beginning.

2. Progettazione del sistema di carico utile

In custom robot chassis design, payload capacity is not merely a matter of “whether it can support the weight,” but rather a systemic design issue.

I seguenti fattori devono essere calcolati contemporaneamente:

• Weight of the robot’s main structure
• Peso del sistema di batterie
• Peso del sistema di sensori (LiDAR / telecamera / radar)
• Carico utile di livello superiore (carico, braccio robotico o moduli)
• Spazio riservato per un'espansione futura

Raccomandazione ingegneristica: Design payload capacity = Actual requirement × 1.2 ~ 1.3

Il motivo è semplice: Durante il funzionamento a lungo termine, lo chassis dovrà affrontare il degrado della batteria, l'affaticamento strutturale e le fluttuazioni di carico. Senza ridondanza, il degrado delle prestazioni diventerà molto evidente nel tempo.

3. Selezione del sistema di azionamento

I diversi sistemi di azionamento sono adatti a diversi scenari applicativi. Il confronto che segue riassume le opzioni più comuni utilizzate nella progettazione dei telai dei robot.

Questo confronto aiuta gli ingegneri a identificare rapidamente l'architettura di azionamento più adatta in base alle reali esigenze applicative.

4. Batterie e sistemi energetici

Nei progetti di telai per robot all'aperto, i problemi di autonomia spesso non sono dovuti alla capacità insufficiente delle batterie, ma piuttosto a una progettazione incompleta del sistema.

I seguenti fattori devono essere considerati contemporaneamente:

• Curva di consumo di energia a carico effettivo (anziché valori teorici)
• Frequenza di avvio e arresto e modalità di funzionamento
• Consumo di energia in pendenza e in accelerazione
• Impatto della temperatura ambiente (in particolare delle basse temperature)
• Strategie BMS (sistema di gestione delle batterie)
• Metodi di ricarica (ricarica automatica / sostituzione della batteria / ricarica rapida)

Esperienza di progetto nel mondo reale: Robots with the same rated “8-hour runtime” may only last 5–6 hours in outdoor environments; this discrepancy stems primarily from system-level energy consumption design, not the battery itself.

5. Sistemi di comunicazione e controllo

Nell'integrazione dei telai dei robot OEM, la compatibilità delle interfacce è l'aspetto più comunemente sottovalutato ma ad alto rischio.

Durante la fase iniziale della progettazione è necessario confermare quanto segue:

• Bus CAN (lo standard industriale per i robot industriali)
• ROS / ROS2 (l'ecosistema standard per gli AMR)
• Ethernet (per sensori ad alta larghezza di banda)
• Modbus (per i sistemi di controllo industriale)
• Interfaccia PLC (sistemi di automazione di fabbrica)

Problemi comuni del settore: The chassis itself is complete, but it cannot interface with the customer’s scheduling or navigation systems, resulting in several-month project delays.

6. Test dei prototipi

Durante la fase di convalida del prototipo del telaio del robot, i test devono simulare le condizioni operative reali piuttosto che quelle di laboratorio.

I test principali includono:

• Test di salita a pieno carico
• Extended continuous operation (8–24 hours)
• Test di resistenza all'acqua e alla polvere (verifica del grado IP)
• Test EMC (compatibilità elettromagnetica)
• Test di vibrazione e d'urto

Approfondimenti sul settore: A chassis that “runs” in the lab does not guarantee “stable operation” in real-world environments. Many issues (motor overheating, positioning drift, structural loosening) only surface in real-world scenarios.

A robot chassis is fundamentally a “scenario-driven systems engineering” project. Across all robot chassis customization projects, one core conclusion is crystal clear: The success or failure of a chassis design depends on a correct understanding of the real-world application scenario, not on the sophistication of component selection.

In altre parole, il telaio di un robot non è solo un problema di progettazione meccanica, ma un problema di ingegneria sistemica determinato dall'ambiente operativo e dai requisiti effettivi.

Parametri chiave per la progettazione di telai robotici personalizzati

Durante la fase di richiesta, i clienti si concentrano in genere sui seguenti parametri:

1. Capacità di carico

Load capacity is a fundamental parameter for all custom robot chassis designs, but in actual engineering, it involves more than just “how many kilograms it can support.”

Di solito è necessario distinguere tra:

• Carico statico (a riposo)
• Carico dinamico (in movimento)
• Carico a lungo termine (funzionamento continuo)

Suggerimento per l'ingegneria: Quando si progetta per la capacità di carico, si raccomanda in genere di includere una 20%–30% altrimenti la durata del motore, il consumo energetico e la stabilità saranno significativamente compromessi.

2. Velocità massima di funzionamento

Nella progettazione dei telai dei robot AMR, una velocità maggiore non è sempre migliore; dipende dallo scenario applicativo.

Differenze tipiche:

• Robot medicali: Bassa velocità (la sicurezza prima di tutto)
• AGV da magazzino: Velocità media (equilibrio tra efficienza e stabilità)
• Robot per consegne all'aperto: Velocità medio-alta (funzionamento in ambienti aperti)

L'aumento della velocità aumenta significativamente la complessità del controllo, compresi lo spazio di frenata, la complessità della pianificazione del percorso e le richieste di risposta del motore.

3. Capacità di arrampicarsi

La capacità di arrampicarsi è spesso sottovalutata nei telai dei robot all'aperto.

Gamme di progettazione comuni:

• 5°: Indoor light-load AGVs
• 10°–15°: Standard AMRs
• 20°–30°: Outdoor or specialized robots

Tuttavia, le prestazioni effettive dipendono non solo dalla coppia del motore, ma anche dal coefficiente di attrito del pneumatico, dalla distribuzione del baricentro, dalle variazioni di carico e dalla scivolosità della superficie.

A chassis rated for a 20° climbing ability may see its actual performance drop by more than 30% on complex or slippery surfaces.

Analisi dei costi dello sviluppo di telai robotici personalizzati

In actual OEM/ODM robot chassis projects, many companies often focus solely on the “unit price of the chassis” during the initial evaluation phase. However, what truly impacts the total cost is a comprehensive understanding of the entire cost structure.

1. Costi di R&S

È la prima fase dello sviluppo di telai di robot personalizzati e l'aspetto più spesso sottovalutato. Comprende principalmente la progettazione meccanica, lo sviluppo del sistema di controllo elettrico e l'integrazione del software e del sistema.

2. Costi di prototipazione

Questa è la fase critica in cui le fluttuazioni dei costi sono più pronunciate (lavorazione CNC, assemblaggio di piccoli lotti, sviluppo di stampi, test e iterazione).

3. Costi di produzione di massa

Passaggio a un sistema basato sulla catena di fornitura. I costi diminuiscono significativamente con l'aumento della produzione grazie alla progettazione standardizzata e ai componenti comuni.

4. Costi di ritardo del progetto

Time itself is a cost — a three-month delay can mean missing an entire industry sales cycle.

5. Costi di rilavorazione

Può raggiungere 30%–80% dell'investimento iniziale in R&S.

6. Costi post-vendita e di manutenzione

Particolarmente elevato nei progetti di telai per robot all'aperto.

Costi di certificazione all'estero

CE, FCC, UL, IP Protection Rating Testing — these directly impact both cost and timeline.

Costo del telaio del robot = costi visibili + costi nascosti. Ciò che incide veramente sul ROI è il costo complessivo del ciclo di vita.

Conclusione

Nel settore della robotica mobile, il telaio di un robot non è un semplice componente strutturale, ma è la base fondamentale che determina il successo di prodotti come AMR e AGV.

La chiave dello sviluppo di telai per robot OEM/ODM non sta solo nella progettazione, ma anche nell'assicurare che il telaio sia veramente adatto allo scenario applicativo, trovando un equilibrio tra costi e produzione di massa.

Sia che si tratti di logistica di magazzino, di consegne all'aperto o di robot di ispezione, quanto prima viene finalizzata la progettazione del telaio, tanto minori saranno i successivi costi di rielaborazione e nascosti.

Se si sta selezionando o sviluppando un progetto di robot personalizzato, è possibile contattare Fdata per una valutazione personalizzata delle soluzioni di telaio per robot OEM/ODM. Dalla progettazione alla produzione di massa, possiamo aiutarvi a ridurre i costi di prova ed errore e ad accelerare la commercializzazione del prodotto.

Domande frequenti