大势所趋,驱控一体化!

来源:智汇工业

点击:101

A+ A-

所属频道:新闻中心

关键词:智能制造 机器人 驱控一体

    五年以来,从拒绝到质疑到接受再到推崇,驱控一体的落地像所有新生事物一样充满了戏剧性,但结局总算是喜闻乐见。


    控制柜越来越小,线缆越来越少,控制轴越来越多……从第一代驱控一体技术到第二代驱控一体技术的发展,入局者从小试牛刀到产品遍地开花,驱控一体2.0时代正全面开启。


    驱控一体基于硬件电路集成度的提高,为工控产品的小型化发展提供了必要的条件,以成本、安装尺寸和系统性方案上的优势备受市场青睐。同时,功能模块化的开发方式可以帮助用户缩减产品设计时间,提高工作效率,成为企业降本增效的不二选择。


    新品遍地开花


    作为最早提出驱控一体概念并推出产品的的企业之一,众为兴基于新一代驱控一体技术的控制器新品QC410于2019年4月9日重磅发布,该控制器具有体积小、重量轻的特点,内部采用高速并行总线,运算速度得到极大提升,还新增运动学规划,让机器人做到收放自如。


    驱控一体技术的更迭不仅仅体现在众为兴这一家企业上,事实上,早在去年年底,以自主研发著称的配天机器人就在第一代驱控一体控制器的基础上推出了采用新一代驱控一体化技术的第二代驱控一体控制器ARCCD20。


    而为了满足3C市场需求,华数机器人近段时间也推出了自主研发的驱控一体化高性能机器人控制系统,方案融合了华数机器人迄今为止最精炼的机器人控制系统,集成完整电柜功能,具备独立高效的特点。


    在近期结束的华南自动化展上,雷赛也推出了LD2驱控一体型低压交流伺服系统;针对协作机器人的应用,哈工大于去年推出了驱控一体化关节;山龙智控基于新一代驱控一体技术的驱控一体新品也即将推出市场,目前正在测试阶段。



    何谓“驱控一体2.0时代”?


    一方面是新品遍地开花带来了驱控一体的进一步普及;另一方面,是新一代驱控一体技术带来了性能上的进一步变革。


    “现在伯朗特的SCARA都用驱控一体了,我们基本上都是以驱控一体为主,预计今年9月份,驱控一体柜的出货数量会有大的飞跃。”华成工控总经理汤勇说。


    可以说,目前已经有相当一部分控制企业已经以“驱控一体”产品为主,不管是一轴,还是五轴、六轴;此外,在基于第一代驱控一体技术的基础上,已经有部分企业推出了新一代的驱控一体技术,相比较第一代驱控一体技术,新一代驱控一体集成度更高,性能更为优越。


    首先是体积的进一步缩小,众为兴QC410挑战硬件体积“缩小”极限,大小较上一代减小27%,高度只和一台手机相当,重量随之减少43%;配天机器人ARCCD20尺寸420mm*133mm*472mm,体积26L,相比上一代控制柜体积缩小47%。


    在体积缩小的同时,新一代驱控一体强调更快的运算能力:众为兴QC410综合运算性能提高5倍,支持EtherCAT总线扩展和PC上位机控制;山龙智控新一代驱控一体整个控制内部走线,响应速度可以达到纳秒级。


    在性能表现上,配天机器人ARCCD20具有更高的功率密度,更合理的走线,更高效的散热方案;众为兴QC410具有高精度短节拍的特点,能够预估伺服驱动层状态变化,制定最契合的运动规划,做到“快慢自如”,更能实时调整伺服增益,实现“伺服响应更快,跟随性更好稳停时间更短”。


    此外,集成度更高是驱控一体2.0时代的显著特点。众为兴市场总监王亮表示,驱控一体未来发展方向就是将目前分散的机器人主要部件、传感器和软件逐渐整合成一体,减小机器人安装部署成本,降低机器人使用难度,让机器人成为人人能用、更加好用的自动化设备。


    山龙智控新一代的驱控一体产品正是融合了视觉、力传感技术,具备更高的集成度。山龙智控总经理曾雨权认为,通过将视觉、力控、电机等所有的技术融合到一个控制系统中,使得该驱控一体设备在信息交互上带宽更大,实时性更好,产品的成本也更低。此外,力觉、视觉和控制系统共用一个大脑,让机器人的协调性更好。


    哈工大驱控一体关节通过FPGA+ARM+DSP分布式CPU架构驱控一体化方案,结合内部高速并行总线信息交换技术,融合伺服驱动、运动控制、力觉传感和机器视觉于统一的硬件平台,解决系统的强实时性、可靠性、轻量化,以及高精高速控制的需求。


    驱控一体1.0时代主要着眼于“硬件驱控一体”,将控制器和驱动器进行物理层面的结合,减少外部走线,让控制器更加紧凑。而驱控一体2.0时代则是要将硬件、软件、力觉、视觉甚至机器人本体都整合到一起,让机器人变成即插即用的一体式自动化装置,以降低部署时间成本,减少部署空间,更加适配柔性自动化产线。


    任重道远


    “为了适应3C行业小批量、多品种的特点,机器人需要更加柔性,而机器人柔性的提升需要通过视觉传感器、力觉传感器等的应用,为了在3C细分市场做一款更具竞争力的产品,山龙智控才开始研发集成了机器视觉和力觉的驱控一体产品。”曾雨权解释了山龙智控研发新一代驱控一体产品的原因。


    机器人柔性化的需求倒闭新一代驱控一体技术的变革,扩展了机器人的应用空间,在3C等柔性化产线中,具有非常可观的应用价值。此外,新一代驱控一体技术相比较第一代驱控一体技术,体积更小、性能更优、降本增效作用更为突出,对于终端企业的推广意义重大。


    然而,新一代驱控一体技术在实现更高集成和性能的同时也带来了一些新的问题:兼容性、散热以及产品稳定性。因为设备越多,也就意味着影响性能的不可控因素越多。


    另外,这对研发团队也提出了更高的要求,除了懂伺服技术和控制技术之外,还需要了解机器视觉等各种传感器技术,其实,仅仅是组建一个伺服和控制团队并保持团队人员的稳定就是一件非常不容易的事情。


    更为严峻的是,目前市场上还有一些打着“驱控一体”旗号的伪“驱控一体”产品。事实上,从驱控一体产品出来之后,关于“真假驱控一体”的争辩一直存在。


    曾雨权表示,真正的驱控一体都是共直流母线的,六个伺服电机共用一个电源,其中每个轴的功率都可调,而假的驱控一体是通过总线将驱动和控制连接起来,没有做一体化设计,还是单个伺服的串联,理论上还是总线的驱动控制器;配天机器人总经理索利洋指出,做真正驱控一体的企业的研发成本会高很多,因此在产品上还需要更加精专。


    (审核编辑: 刘传龙)