وحدة تحكم APQ AK5 منخفضة الطاقة متعددة الشبكات المحلية (LAN) من نوع الخرطوشة للروبوتات التعاونية المكتبية
تنتشر الروبوتات التعاونية المكتبية بسرعة في تطبيقات متنوعة، مثل التجميع الدقيق في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومختبرات الأبحاث الآلية، والتعليم والتدريب، والمساعدة الطبية، وذلك بفضل تصميمها خفيف الوزن، ودقتها العالية، وإمكانية التعاون الآمن بين الإنسان والروبوت. وعلى عكس الروبوتات الصناعية الكبيرة، تفرض الروبوتات التعاونية المكتبية متطلبات محددة للغاية فيما يتعلق بحجم وحدة التحكم، واستهلاك الطاقة، وتوفر واجهات الاتصال، ومرونة التوسع. يجب أن تكون وحدة التحكم صغيرة الحجم بما يكفي لتناسب هيكل الروبوت ذي المساحة المحدودة، مع توفير واجهات اتصال غنية - مثل منافذ LAN ومنافذ تسلسلية متعددة - لتوصيل الأجهزة الطرفية، بما في ذلك أنظمة الرؤية، ومستشعرات القوة، والمقابض. كما يجب أن تدعم التوسع المرن في منافذ الإدخال/الإخراج، والتحكم في الإضاءة، وناقل CAN، ووظائف أخرى مخصصة لتطبيقات مختلفة.
بعد جولات متعددة من اختيار النموذج والتحقق الميداني الصارم، اختار العميل سلسلة وحدات التحكم APQ AK5 منخفضة الطاقة متعددة الشبكات المحلية من نوع الخرطوشة كمنصة التحكم الأساسية لروبوته التعاوني المكتبي من الجيل التالي.
تحديات العملاء
قيود المساحة فائقة الصغر:يتميز الروبوت التعاوني المكتبي بحجم داخلي محدود ومساحة تركيب محدودة للغاية، مما يتطلب وحدة تحكم ذات شكل صغير للغاية يمكن وضعها في قاعدة الروبوت أو غلاف المفصل.
متطلبات الاتصال بين الأجهزة المتعددة:يجب أن يتواصل الروبوت في وقت واحد مع محركات المؤازرة، وأجهزة التحكم الطرفية، وأنظمة الرؤية، ومستشعرات القوة، وغيرها من الأجهزة. ولذلك، يحتاج جهاز التحكم إلى واجهات إيثرنت متعددة ومستقلة، وموارد اتصال تسلسلي وفيرة.
استهلاك منخفض للطاقة وتصميم بدون مروحة:تتمتع أجهزة الكمبيوتر المكتبية بقدرة محدودة على إدارة الحرارة، لذلك يجب أن يستهلك جهاز التحكم طاقة قليلة جدًا وأن يستخدم التبريد السلبي بدون مروحة للتخلص من الأعطال المتعلقة بالمروحة ودخول الغبار.
إمكانية التوسع المرن:تختلف متطلبات الإدخال/الإخراج وبروتوكولات الاتصال بين نماذج الروبوتات التعاونية المكتبية المختلفة. يجب أن يدعم جهاز التحكم التوسعة المعيارية بحيث يمكن تهيئة الوظائف حسب الحاجة دون الحاجة إلى استبدال النظام بأكمله.
القدرة على التكيف مع البيئة الصناعية:تتضمن ورش التصنيع عادةً تقلبات في درجات الحرارة واهتزازات في المعدات، مما يتطلب من وحدة التحكم توفير موثوقية على مستوى الصناعة، بما في ذلك التشغيل في نطاق واسع من درجات الحرارة ومقاومة الاهتزاز/الصدمات.
حلول APQ
هيكل فائق الصغر لسهولة دمجه في أجهزة سطح المكتب:يبلغ حجم سلسلة AK5 53 × 145 × 186.4 مم فقط. وهي تجمع بين مشتت حراري مصنوع بالكامل من الألومنيوم وأغطية علوية وسفلية من الفولاذ المجلفن، وتدعم ثلاث طرق للتركيب: التثبيت على الحائط، والتثبيت على سكة DIN، والتركيب على سطح المكتب. يمكن دمج هيكلها فائق الصغر بسهولة في قاعدة الروبوت أو ذراعه، مما يوفر مساحة أكبر لتركيب مكونات أساسية أخرى مثل أدوات النهاية وأجهزة الاستشعار.
أربعة منافذ إيثرنت جيجابت لاتصال فعال بين أجهزة متعددة:تحتاج الروبوتات التعاونية المكتبية إلى الحفاظ على اتصال فوري مع أجهزة متعددة، بما في ذلك الكاميرات الصناعية، ومستشعرات التحكم بالقوة، ووحدات التحكم الطرفية، وأجهزة الكمبيوتر المضيفة. تدمج سلسلة AK5 أربعة وحدات تحكم Intel® i210-AT Gigabit Ethernet وتوفر أربعة منافذ LAN مستقلة من نوع RJ45. في التطبيقات العملية، تُمكّن منافذ LAN الأربعة من العزل المادي وفصل البيانات لأربع قنوات: اتصال نظام الرؤية، واكتساب بيانات مستشعرات التحكم بالقوة، والتحكم في وحدة التحكم الطرفية، وبرمجة/تصحيح أخطاء الكمبيوتر المضيف، مما يُزيل تأخيرات الاتصال أو فقدان الحزم الناتج عن الازدحام على مسار شبكة واحد، ويضمن تنسيقًا فعالًا بين الأنظمة الفرعية.
خيارات متعددة للمعالج لتحقيق أداء مرن ومتوافق:تُقدّم سلسلة AK5 ثلاثة خيارات للمعالجات: Intel N95 وN97 وCore i3-N305. وتتضمن منفذًا واحدًا لذاكرة DDR4 SO-DIMM يدعم ما يصل إلى 32 جيجابايت من الذاكرة، وهي قادرة على التعامل بكفاءة مع التطبيقات الصناعية مثل فحص الرؤية الآلية، والتحكم في المعدات، وجمع البيانات. وتُغطي تكوينات المعالجات الثلاثة متطلبات الحوسبة بدءًا من التحكم المنطقي الأساسي وصولًا إلى خوارزميات الرؤية المعقدة، مما يُتيح للعملاء اختيار مستوى الأداء المناسب لكل تطبيق.
وحدة توسيع معيارية على شكل خرطوشة لتكوين الإدخال/الإخراج عند الطلب:تُعدّ إمكانية التوسعة إحدى نقاط القوة الرئيسية لسلسلة AK5. فهي تدعم مجموعة من خراطيش التوسعة APQ التي يمكن اختيارها وفقًا لمتطلبات التطبيق. تتضمن الخراطيش الرئيسية المتوفرة ما يلي: خرطوشة 1E: 16 منفذ إدخال/إخراج للأغراض العامة (8 مداخل معزولة ضوئيًا + 8 مخارج معزولة ضوئيًا) + تحكم في الإضاءة رباعي القنوات؛ خرطوشة 6A: 16 منفذ إدخال/إخراج للأغراض العامة (8 مداخل معزولة ضوئيًا + 8 مخارج معزولة ضوئيًا) + 4 منافذ RS422/RS485 + منفذان CAN 2.0B؛ خرطوشة 6B: 16 منفذ إدخال/إخراج للأغراض العامة (8 مداخل معزولة ضوئيًا + 8 مخارج مرحل) + 4 منافذ RS422/RS485 + منفذان CAN 2.0B؛ خرطوشة 7A: 32 منفذ إدخال/إخراج للأغراض العامة (16 مدخلًا معزولًا ضوئيًا + 16 مخرجًا معزولًا ضوئيًا) + 4 منافذ RS485 + منفذان CAN 2.0B. سواءً كان التطبيق يتطلب تحكمًا متعدد القنوات في الإضاءة، أو عددًا كبيرًا من نقاط الإدخال/الإخراج لمراقبة المعدات، أو اتصالًا عبر ناقل CAN، يمكن تعديل النظام بمرونة تامة بمجرد استبدال الخرطوشة. يتيح هذا التصميم المعياري القابل للتوسيع لسلسلة AK5 التكيف بسرعة مع المتطلبات المخصصة عبر نماذج روبوتات العمل التعاونية المكتبية المختلفة دون الحاجة إلى استبدال النظام بأكمله.
واجهات غنية لتوصيل الأجهزة المتعددة:تحتوي اللوحة الأمامية على منفذي USB 3.0 ومنفذي USB 2.0، مع واجهة USB 2.0 من النوع A مدمجة لتسهيل عملية الإغلاق والتركيب. كما يوفر منفذا RS232/485 التسلسليان سهولة الاتصال بمختلف أجهزة الاستشعار أو وحدات التحكم الصناعية. ويدعم مخرجا العرض HDMI وVGA تصحيح الأخطاء وعرض البيانات محليًا. ويتيح منفذ Nano SIM، بالإضافة إلى منفذ Mini PCIe، إمكانية التوسعة لوحدات Wi-Fi وBluetooth و4G وCAN وغيرها. كما يدعم منفذ M.2 Key-M المدمج وحدات تخزين الحالة الصلبة SATA.
التبريد السلبي بدون مراوح للبيئات الصناعية الصعبة:تستخدم سلسلة AK5 تصميم تبريد سلبي بالكامل بدون مروحة، وتدعم نطاق إدخال واسع من 12 إلى 28 فولت تيار مستمر (يلزم 24 فولت تيار مستمر عند استخدام وظيفة الإضاءة). كما تدعم نطاق درجة حرارة تشغيل من -20 إلى 60 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة تخزين من -40 إلى 80 درجة مئوية، وقد اجتازت اختبارات الاهتزاز العشوائي 3G واختبارات الصدمات 30G، مما يتيح استخدامها بثبات في البيئات الصناعية ذات الاهتزازات المتكررة.
الإنجازات القيّمة:
التنسيق الفعال بين أجهزة متعددة:توفر أربعة منافذ إيثرنت جيجابت مستقلة عزلًا ماديًا وفصلًا للبيانات للتحكم في المؤازرة، واكتساب الرؤية، والاتصال بين الكمبيوتر المضيف، والتشغيل والصيانة عن بعد، مما يؤدي إلى القضاء على تأخيرات الاتصال الناتجة عن ازدحام الشبكة في بنى المنفذ الواحد وضمان الاستجابة في الوقت الفعلي لحركات الروبوت الدقيقة.
نشر مضغوط للغاية:يمكن دمج الهيكل فائق الصغر الذي يبلغ حجمه 53 × 145 × 186.4 مم بسهولة في قاعدة الروبوت أو غلاف المفصل، مما يوفر مساحة تركيب أكبر للمكونات الأساسية مثل محركات المؤازرة والمؤثرات النهائية ويدعم تصميمًا أكثر إحكامًا لجسم الروبوت.
تصميم بدون مروحة لضمان موثوقية طويلة الأمد:يساهم المشتت الحراري المصنوع بالكامل من الألومنيوم، بالإضافة إلى نظام التبريد السلبي بدون مروحة، في التخلص من مخاطر الأعطال المرتبطة بالمكونات المتحركة المعرضة للتآكل، مثل المراوح. كما يتيح هذا النظام تشغيلًا مستقرًا طويل الأمد في ظل الظروف الحرارية المحدودة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية، ويقلل بشكل كبير من وتيرة الصيانة.
تتيح خاصية التوسعة على غرار الخراطيش "منصة واحدة، تطبيقات متعددة":باستبدال وحدة التوسعة APQ، يُمكن للنظام التكيف بمرونة مع تكوينات الإدخال/الإخراج المختلفة. ويمكن لمنصة أجهزة واحدة، مُدمجة مع وحدات توسعة مختلفة، تغطية متطلبات التحكم لنماذج متعددة من الروبوتات التعاونية المكتبية، مما يُقلل بشكل كبير من تكاليف تطوير المنتجات والمخزون.
موثوقية عالية المستوى لخطوط إنتاج مستقرة:يضمن التشغيل في نطاق واسع من درجات الحرارة من -20 إلى 60 درجة مئوية، إلى جانب شهادة مقاومة الاهتزاز 3G والصدمات 30G، التشغيل المستقر على المدى الطويل في البيئات الصناعية مثل ورش تصنيع الإلكترونيات 3C ويوفر أساسًا موثوقًا للتحكم في النشر واسع النطاق للروبوتات التعاونية المكتبية.
