In der heutigen industriellen Fertigung sind Industrieroboter allgegenwärtig und ersetzen Menschen in vielen schweren, sich wiederholenden oder anderweitig monotonen Prozessen. Betrachtet man die Entwicklung der Industrieroboter, so kann der Roboterarm als deren früheste Form angesehen werden. Er ahmt bestimmte Funktionen der menschlichen Hand und des Arms nach und führt automatisierte Aufgaben wie Greifen, Bewegen von Objekten oder Bedienen von Werkzeugen gemäß vordefinierten Programmen aus. Heute sind Industrieroboterarme ein unverzichtbarer Bestandteil moderner Fertigungssysteme.
Woraus besteht ein Roboterarm?
Zu den gängigen Roboterarmtypen zählen Scara-Roboter, Mehrachsenroboter und kollaborative Roboter, die in vielfältigen Bereichen des Lebens und der Arbeit eingesetzt werden. Sie bestehen im Wesentlichen aus dem Roboterkörper, dem Steuerschrank und dem Programmiergerät. Die Konstruktion und Fertigung des Steuerschranks sind entscheidend für die Leistung, Stabilität und Zuverlässigkeit des Roboters. Der Steuerschrank umfasst sowohl Hardware- als auch Softwarekomponenten. Die Hardware beinhaltet unter anderem Leistungsmodule, Steuerungen, Treiber, Sensoren, Kommunikationsmodule, Mensch-Maschine-Schnittstellen und Sicherheitsmodule.
Der Kontrolleur
Die Steuerung ist die zentrale Komponente des Schaltschranks. Sie empfängt Anweisungen vom Bediener oder automatisierten System, berechnet die Bewegungsbahn und Geschwindigkeit des Roboters und steuert dessen Gelenke und Aktoren. Steuerungen bestehen typischerweise aus Industrie-PCs, Bewegungssteuerungen und E/A-Schnittstellen. Die Gewährleistung von Geschwindigkeit, Präzision und Stabilität des Roboterarms ist ein entscheidendes Leistungskriterium für Steuerungen.
Die Magazin-gesteuerte Industriesteuerung der AK5-Serie von APQ bietet erhebliche Vorteile und Funktionen für den praktischen Einsatz von Roboterarmen.
Merkmale des AK Industrie-PCs:
- HochleistungsprozessorDer AK5 nutzt den N97-Prozessor, der leistungsstarke Datenverarbeitungsfunktionen und eine hohe Rechengeschwindigkeit gewährleistet und somit die komplexen Steuerungsanforderungen von Roboterarmen erfüllt.
- Kompaktes DesignDie geringe Größe und das lüfterlose Design sparen Installationsraum, reduzieren Betriebsgeräusche und verbessern die Gesamtzuverlässigkeit des Geräts.
- Hohe Anpassungsfähigkeit an die UmweltDie Beständigkeit des AK5 Industrie-PCs gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen ermöglicht einen stabilen Betrieb auch unter rauen industriellen Bedingungen und erfüllt somit die Anforderungen von Roboterarmen in verschiedenen Arbeitsszenarien.
- Datensicherheit und DatenschutzAusgestattet mit Superkondensatoren und einem Einschaltschutz für die Festplatte, gewährleistet es, dass wichtige Daten bei einem plötzlichen Stromausfall effektiv geschützt werden und somit Datenverlust oder -beschädigung verhindert werden.
- Starke KommunikationsfähigkeitUnterstützt den EtherCAT-Bus und ermöglicht so eine schnelle, synchronisierte Datenübertragung, um eine präzise Koordination und Echtzeitreaktion zwischen den Komponenten des Roboterarms zu gewährleisten.
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-Displayausgang
- 2/4 Intel® i350 Gigabit-Netzwerkschnittstellen mit PoE-Funktionalität
- Erweiterung mit vier Lichtquellen
- Erweiterung um 8 optisch isolierte digitale Eingänge und 8 optisch isolierte digitale Ausgänge
- PCIe x4-Erweiterung
- Unterstützt WLAN/4G-Funkerweiterung
- Integrierter USB 2.0 Typ-A-Anschluss für die einfache Installation von Dongles
01. Integration des Roboterarm-Steuerungssystems:
- KernsteuereinheitDer AK5 Industrie-PC dient als Steuerzentrale des Roboterarms und ist dafür zuständig, Anweisungen vom Host-Computer oder der Schnittstelle zu empfangen und Sensorrückmeldedaten in Echtzeit zu verarbeiten, um eine präzise Steuerung des Roboterarms zu erreichen.
- BewegungssteuerungsalgorithmusEingebaute oder externe Bewegungssteuerungsalgorithmen steuern die Bewegungsbahn und Bewegungsgenauigkeit des Roboterarms auf Basis voreingestellter Pfad- und Geschwindigkeitsparameter.
- SensorintegrationÜber den EtherCAT-Bus oder andere Schnittstellen werden verschiedene Sensoren (wie z. B. Positionssensoren, Kraftsensoren, optische Sensoren usw.) integriert, um den Status des Roboterarms in Echtzeit zu überwachen und Rückmeldung zu geben.
02. Datenverarbeitung und -übertragung
- Effiziente DatenverarbeitungDurch die Nutzung der hohen Leistungsfähigkeit des N97-Prozessors werden Sensordaten schnell verarbeitet und analysiert, wodurch nützliche Informationen für die Steuerung des Roboterarms gewonnen werden.
- Echtzeit-DatenübertragungDer Datenaustausch zwischen den Komponenten des Roboterarms erfolgt in Echtzeit über den EtherCAT-Bus, wobei die Jitter-Geschwindigkeiten 20-50μS erreichen und so die genaue Übertragung und Ausführung der Steuerbefehle gewährleistet wird.
03. Gewährleistung von Sicherheit und Zuverlässigkeit
- DatenschutzDer Superkondensator und der Einschaltschutz für die Festplatte gewährleisten die Sicherheit und Integrität der Daten bei Stromausfällen des Systems.
- Anpassungsfähigkeit an die UmweltDie Beständigkeit gegenüber hohen und niedrigen Temperaturen sowie das lüfterlose Design verbessern die Stabilität und Zuverlässigkeit des Industrie-PCs in rauen Umgebungen.
- Fehlerdiagnose und FrühwarnungIntegrierte Fehlerdiagnose- und Frühwarnsysteme überwachen den Betriebszustand des Industrie-PCs und des Roboterarms in Echtzeit und erkennen und beheben potenzielle Probleme umgehend.
04. Kundenspezifische Entwicklung und Integration
Ausgehend von den Struktur- und Steuerungsanforderungen des Roboterarms werden geeignete Schnittstellen und Erweiterungsmodule bereitgestellt, um eine nahtlose Integration mit Sensoren, Aktoren und anderen Geräten zu erreichen.
Die Magazin-basierte Industriesteuerung AK5 von APQ bietet mit ihrer hohen Leistung, dem kompakten Design, der robusten Anpassungsfähigkeit an verschiedene Umgebungsbedingungen, der Datensicherheit und dem umfassenden Datenschutz sowie den leistungsstarken Kommunikationsfunktionen deutliche Vorteile in Roboterarm-Steuerschränken und anderen Anwendungen. Durch die Bereitstellung stabiler, effizienter und flexibler technischer Unterstützung gewährleistet sie die Geschwindigkeit, Präzision und Stabilität des Roboterarms im automatisierten Betrieb und bietet somit eine optimale Grundlage für die Optimierung und Modernisierung von Roboterarm-Steuerungssystemen.
Veröffentlichungsdatum: 12. August 2024