In der heutigen industriellen Fertigung sind Industrieroboter allgegenwärtig und ersetzen den Menschen bei vielen schweren, sich wiederholenden oder anderweitig alltäglichen Prozessen. Rückblickend auf die Entwicklung von Industrierobotern kann der Roboterarm als die früheste Form von Industrierobotern angesehen werden. Es ahmt bestimmte Funktionen der menschlichen Hand und des menschlichen Arms nach und führt automatisierte Aufgaben wie das Greifen, Bewegen von Objekten oder das Bedienen von Werkzeugen nach festgelegten Programmen aus. Heutzutage sind industrielle Roboterarme ein wesentlicher Bestandteil moderner Fertigungssysteme.
Woraus besteht ein Roboterarm?
Zu den gängigen Arten von Roboterarmen gehören Scara, mehrachsige Roboterarme und kollaborative Roboter, die in verschiedenen Bereichen des Lebens und der Arbeit weit verbreitet sind. Sie bestehen im Wesentlichen aus dem Roboterkörper, dem Steuerschrank und dem Programmierhandgerät. Das Design und die Herstellung des Schaltschranks sind entscheidend für die Leistung, Stabilität und Zuverlässigkeit des Roboters. Der Schaltschrank umfasst sowohl Hardware- als auch Softwarekomponenten. Der Hardwareteil umfasst Leistungsmodule, Controller, Treiber, Sensoren, Kommunikationsmodule, Mensch-Maschine-Schnittstellen, Sicherheitsmodule und mehr.
Der Controller
Der Controller ist das Herzstück des Schaltschranks. Es ist dafür verantwortlich, Anweisungen vom Bediener oder automatisierten System zu erhalten, die Bewegungsbahn und -geschwindigkeit des Roboters zu berechnen und die Gelenke und Aktuatoren des Roboters zu steuern. Zu den Controllern gehören typischerweise Industrie-PCs, Motion Controller und I/O-Schnittstellen. Die Sicherstellung der „Geschwindigkeit, Präzision und Stabilität“ des Roboterarms ist ein entscheidendes Leistungsbewertungskriterium für Controller.
Die magazinartige Industriesteuerung der AK5-Serie von APQ bietet erhebliche Vorteile und Merkmale bei der praktischen Anwendung von Roboterarmen.
Merkmale des AK Industrie-PCs:
- Hochleistungsprozessor: Der AK5 nutzt den N97-Prozessor, der leistungsstarke Datenverarbeitungsfunktionen und eine effiziente Rechengeschwindigkeit gewährleistet und die komplexen Steuerungsanforderungen von Roboterarmen erfüllt.
- Kompaktes Design: Die geringe Größe und das lüfterlose Design sparen Installationsraum, reduzieren Betriebsgeräusche und verbessern die Gesamtzuverlässigkeit des Geräts.
- Starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt: Die Beständigkeit des AK5-Industrie-PCs gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen ermöglicht einen stabilen Betrieb in rauen Industrieumgebungen und erfüllt die Anforderungen von Roboterarmen in verschiedenen Arbeitsszenarien.
- Datensicherheit und -schutz: Ausgestattet mit Superkondensatoren und einem Einschaltschutz für die Festplatte stellt es sicher, dass wichtige Daten bei einem plötzlichen Stromausfall effektiv geschützt sind und Datenverlust oder -schäden verhindert werden.
- Starke Kommunikationsfähigkeit: Unterstützt den EtherCAT-Bus und ermöglicht eine synchronisierte Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, um eine präzise Koordination und Echtzeitreaktion zwischen den Roboterarmkomponenten sicherzustellen.
Anwendung der AK5-Serie
APQ nutzt den AK5 als zentrale Steuereinheit, um Kunden eine komplette Anwendungslösung zu bieten:
- AK5-Serie – Alder Lake-N-Plattform
- Unterstützt mobile CPUs der Intel® Alder Lake-N-Serie
- Ein DDR4-SO-DIMM-Steckplatz, unterstützt bis zu 16 GB
- HDMI-, DP- und VGA-Dreiwege-Display-Ausgang
- 2/4 Intel® i350 Gigabit-Netzwerkschnittstellen mit POE-Funktionalität
- Erweiterung um vier Lichtquellen
- Erweiterung um 8 optisch isolierte Digitaleingänge und 8 optisch isolierte Digitalausgänge
- PCIe x4-Erweiterung
- Unterstützt WLAN/4G-Wireless-Erweiterung
- Integrierter USB 2.0 Typ-A zur einfachen Installation von Dongles
01. Integration des Roboterarm-Steuerungssystems:
- Kernsteuereinheit: Der AK5-Industrie-PC dient als Kontrollzentrum des Roboterarms und ist dafür verantwortlich, Anweisungen vom Host-Computer oder der Schnittstelle zu empfangen und Sensor-Feedback-Daten in Echtzeit zu verarbeiten, um eine präzise Steuerung des Roboterarms zu erreichen.
- Bewegungssteuerungsalgorithmus: Integrierte oder externe Bewegungssteuerungsalgorithmen steuern die Bewegungsbahn und Bewegungsgenauigkeit des Roboterarms basierend auf voreingestellten Pfad- und Geschwindigkeitsparametern.
- Sensorintegration: Über den EtherCAT-Bus oder andere Schnittstellen werden verschiedene Sensoren (z. B. Positionssensoren, Kraftsensoren, visuelle Sensoren usw.) integriert, um den Status des Roboterarms in Echtzeit zu überwachen und Feedback zu geben.
02. Datenverarbeitung und -übermittlung
- Effiziente Datenverarbeitung: Mithilfe der leistungsstarken Leistung des N97-Prozessors werden Sensordaten schnell verarbeitet und analysiert, wodurch nützliche Informationen für die Roboterarmsteuerung gewonnen werden.
- Datenübertragung in Echtzeit: Der Datenaustausch zwischen den Roboterarmkomponenten in Echtzeit erfolgt über den EtherCAT-Bus mit Jitter-Geschwindigkeiten von 20–50 μS, wodurch die genaue Übertragung und Ausführung von Steueranweisungen gewährleistet wird.
03. Sicherheit und Zuverlässigkeit
- Datenschutz: Der Superkondensator und der Einschaltschutz für die Festplatte gewährleisten die Sicherheit und Integrität der Daten bei Systemstromausfällen.
- Umweltanpassungsfähigkeit: Die hohe und niedrige Temperaturbeständigkeit und das lüfterlose Design erhöhen die Stabilität und Zuverlässigkeit des Industrie-PCs in rauen Umgebungen.
- Fehlerdiagnose und Frühwarnung: Integrierte Fehlerdiagnose- und Frühwarnsysteme überwachen den Betriebsstatus des Industrie-PCs und des Roboterarms in Echtzeit und erkennen und beheben potenzielle Probleme umgehend.
04. Kundenspezifische Entwicklung und Integration
Basierend auf der Struktur und den Steuerungsanforderungen des Roboterarms werden geeignete Schnittstellen und Erweiterungsmodule bereitgestellt, um eine nahtlose Integration mit Sensoren, Aktoren und anderen Geräten zu erreichen.
Die magazinartige Industrie-Controller-Serie AK5 von APQ weist mit ihrer hohen Leistung, ihrem kompakten Design, ihrer starken Anpassungsfähigkeit an die Umgebung, der Datensicherheit und dem Schutz sowie ihren leistungsstarken Kommunikationsfähigkeiten erhebliche Vorteile in Schaltschränken von Roboterarmen und anderen Anwendungen auf. Durch die Bereitstellung stabiler, effizienter und flexibler technischer Unterstützung stellt es die „Geschwindigkeit, Präzision und Stabilität“ des Roboterarms bei automatisierten Abläufen sicher und bietet starke Unterstützung bei der Optimierung und Modernisierung von Roboterarm-Steuerungssystemen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 12. August 2024