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【深度】大势所趋,驱控一体化!

时间:2023-09-27   访问量:0

五年来,从拒绝到质疑再到接受再到推崇,驾控一体化的落地和所有新生事物一样戏剧化,但结局却最终被人喜爱。

控制柜越来越小,电缆越来越少,控制轴越来越多...从第一代集成驱动与控制技术发展到第二代集成驱动与控制技术,新人从小拼尽全力到产品遍地开花,集成驱动与控制2.0时代正在全面开启。

驱动与控制的一体化是以硬件电路集成度的提高为基础的,为工业控制产品的小型化发展提供了必要的条件,并以其在成本、安装尺寸、系统方案等方面的优势受到市场的青睐。同时,功能模块化的开发模式可以帮助用户缩短产品设计时间,提高工作效率,成为企业降本增效的唯一选择。

新产品遍地开花。

作为最早提出驱动与控制一体化概念并推出产品的公司之一,基于新一代驱动与控制一体化技术的新型控制器QC410于2019年4月9日发布。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,大大提高了运算速度,还增加了运动学规划制作机器人自由发挥吧。

驱动与控制一体化技术的改变不仅仅体现在中星行这个企业,其实早在去年年底,以自主研发著称的培天。机器人在第一代集成驱动与控制控制器的基础上,引入了新一代集成驱动与控制技术的第二代集成驱动与控制控制器ARCCD20。

为了满足3C市场的需求,华数机器人最近,它还推出了自主开发的高性能驱动和控制集成。机器人控制系统,该方案与华数集成。机器人迄今为止最精致的机器人控制系统,集成完整的电气柜功能,具有独立高效的特点。

在最近结束的华南自动化展上,雷赛还推出了LD2驱动和控制一体化低压交流伺服系统。瞄准协作机器人哈尔滨工业大学去年推出了集成驱动和控制联合项目。山龙智控基于新一代驱动控制一体化技术的驱动控制一体化新产品也即将上市,目前处于测试阶段。

什么是「驱动与控制一体化2.0时代」?

一方面,新产品的不断涌现带来了驱动与控制一体化的进一步普及;另一方面,新一代集成驱动和控制技术带来了性能的进一步变化。

“现在勃朗特的SCARA都是驱动和控制一体化,我们基本上是驱动和控制一体化。预计今年9月份,驱动和控制集成机柜的出货量将会有一个大的飞跃。华诚工控总经理唐勇说。

可以说,目前相当一部分控制企业已经在专注于“驱动与控制一体化”产品,无论是一轴、五轴还是六轴;此外,在第一代集成驱动和控制技术的基础上,一些企业推出了新一代集成驱动和控制技术。与第一代集成驱动与控制技术相比,新一代集成驱动与控制技术集成度更高,性能更优越。

首先,体积进一步缩小。钟伟兴QC410挑战硬件体积缩小的极限。尺寸比上一代缩小27%,高度仅相当于一部手机,重量减轻43%。匹配天空机器人ARCCD20的尺寸为420mm*133mm*472mm,体积为26L,比上一代控制柜缩小了47%。

同时,新一代驱动和控制集成强调更快的计算能力:QC410的综合计算性能提升5倍,支持EtherCAT总线扩展和PC上位机控制;山龙智能控制,新一代驱动与控制一体化,全控制内部布线,响应速度可达纳秒级。

从性能上来说,它配得上天空。机器人ARCCD20具有更高的功率密度、更合理的布线和更高效的散热方案;钟伟兴QC410具有精度高、节拍短的特点,可以预测伺服驱动层的状态变化,制定最合适的运动方案,实现“快慢结合”,实时调整伺服增益,实现“伺服响应更快、随动更好、稳态停止时间更短”。

此外,更高的集成度是驱控一体化2.0时代的显著特征。钟伟兴营销总监王良表示,未来驱动与控制一体化的发展方向是去中心化。机器人主要部件、传感器和软件逐渐集成为一体,减少了机器人降低安装和部署成本机器人使用难度,让机器人成为一个人人都能用的自动化设备,更容易使用。

山龙智控新一代集成驱动与控制产品融合了视觉和力感技术,集成度更高。山龙智能控制总经理曾玉泉认为,通过将视觉、力控制、电机等所有技术集成到一个控制系统中,集成的驱动和控制设备在信息交互上具有更宽的带宽、更好的实时性和更低的产品成本。此外,力感知、视觉和控制系统共用一个大脑,因此机器人协调性更好。

哈工大的驱动控制一体化关节采用FPGA+ARM+DSP分布式CPU架构的驱动控制一体化方案,结合内部高速并行总线信息交换技术,将伺服驱动、运动控制、力传感和机器视觉集成到一个统一的硬件平台上,满足系统强实时性、可靠性、轻量化和高精度高速控制的要求。

1.0时代的驱动和控制集成主要集中在“硬件驱动和控制集成”,在物理层将控制器和驱动器结合在一起,减少外部布线,使控制器更加紧凑。驱动与控制集成2.0时代是将硬件、软件、力觉、视觉甚至机器人本体被整合在一起,让机器人它成为一种即插即用的综合自动化设备,以减少部署时间和成本,减少部署空间,更适合灵活的自动化生产线。

还有很长的路要走

“为了适应3C工业小批量、多品种的特点,机器人需要更大的灵活性,并且机器人柔性的提高需要视觉传感器和力传感器的应用。为了在3C市场制造更具竞争力的产品,山龙智控开始开发具有机器视觉和力的驱动和控制集成产品。曾玉权解释了山龙智控为何开发新一代集成驱动与控制产品。

机器人柔性需求崩溃,新一代驱动与控制一体化技术改革,扩大机器人的应用空间,在3C等柔性生产线上,具有非常可观的应用价值。此外,新一代集成驱动控制技术与第一代集成驱动控制技术相比,体积更小,性能更好,降本增效更加突出,对终端企业的推广意义重大。

然而,新一代集成驱动和控制技术在实现更高集成度和性能的同时,也带来了一些新的问题:兼容性、散热和产品稳定性。因为设备越多,影响性能的不可控因素就越多。

此外,这也对R&D团队提出了更高的要求。除了了解伺服技术和控制技术,还需要了解机器视觉等各种传感器技术。其实,仅仅组建一个伺服和控制团队,保持团队成员的稳定,并不容易。

更严重的是,目前市场上还存在一些打着“驱控一体化”旗号的伪“驱控一体化”产品。事实上,在驱动与控制一体化的产品问世之后,关于“真假驱动与控制一体化”的争论一直存在。

曾玉权说,真正的驱动和控制一体化是普通的DC总线,6个伺服电机共用一个电源,其中每个轴的功率可调,而假的驱动和控制一体化是通过总线连接驱动和控制,没有一体化设计,或者单个伺服串联,理论上是总线驱动控制器;匹配天空机器人总经理索立阳指出,真正集成的驱动和控制企业的R&D成本会高得多,因此需要在产品上更加精细。

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