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Solución

Controlador APQ AK5 de bajo consumo, tipo cartucho y con múltiples redes LAN, para robots colaborativos de escritorio.

Controlador APQ AK5 de bajo consumo, tipo cartucho y con múltiples redes LAN, para robots colaborativos de escritorio.

Controlador APQ AK5 de bajo consumo, tipo cartucho y con múltiples redes LAN, para robots colaborativos de escritorio.

Los robots colaborativos de escritorio están penetrando rápidamente en aplicaciones como el ensamblaje de precisión en electrónica 3C, laboratorios de investigación automatizados, educación y capacitación, y asistencia médica, gracias a su diseño ligero, alta precisión y colaboración segura entre humanos y robots. A diferencia de los grandes robots industriales, los robots colaborativos de escritorio imponen requisitos muy específicos en cuanto al tamaño del controlador, el consumo de energía, la disponibilidad de interfaces y la flexibilidad de expansión. El controlador debe ser lo suficientemente compacto como para caber dentro de un cuerpo de robot con espacio limitado, a la vez que proporciona interfaces de comunicación avanzadas (como múltiples puertos LAN y serie) para conectar periféricos como sistemas de visión, sensores de fuerza y ​​pinzas. También debe admitir la expansión flexible de E/S, control de iluminación, bus CAN y otras funciones personalizadas para diferentes aplicaciones.

Tras varias rondas de selección de modelos y una rigurosa validación sobre el terreno, el cliente seleccionó la serie de controladores APQ AK5 de bajo consumo y formato cartucho multi-LAN como plataforma de control principal para su robot colaborativo de sobremesa de próxima generación.

Desafío del cliente

  • Restricciones de espacio ultracompacto:El robot colaborativo de escritorio tiene un volumen interno limitado y un espacio de instalación extremadamente restringido, lo que requiere un controlador con un formato ultracompacto que pueda caber en la base del robot o en la carcasa de la articulación.
  • Requisitos de comunicación entre múltiples dispositivos:El robot debe comunicarse simultáneamente con servomotores, efectores finales, sistemas de visión, sensores de fuerza y ​​otros dispositivos. Por lo tanto, el controlador necesita múltiples interfaces Ethernet independientes y abundantes recursos de comunicación serial.
  • Bajo consumo de energía y diseño sin ventilador:Los equipos de escritorio tienen una capacidad limitada de gestión térmica, por lo que el controlador debe consumir muy poca energía y utilizar refrigeración pasiva sin ventilador para eliminar fallos relacionados con el ventilador y la entrada de polvo.
  • Capacidad de expansión flexible:Los distintos modelos de robots colaborativos de escritorio tienen diferentes requisitos de E/S y protocolos de comunicación. El controlador debe admitir la expansión modular para que las funciones puedan configurarse según sea necesario sin reemplazar todo el sistema.
  • Adaptabilidad al entorno industrial:En los talleres de fabricación, es común que se produzcan fluctuaciones de temperatura y vibraciones en los equipos, lo que exige que el controlador ofrezca una fiabilidad de grado industrial, incluyendo un amplio rango de temperaturas de funcionamiento y resistencia a vibraciones e impactos.
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Solución APQ

AK5特点(3)
  • Chasis ultracompacto para una fácil integración en equipos de escritorio.:La serie AK5 mide tan solo 53 × 145 × 186,4 mm. Combina un disipador de calor totalmente de aluminio con cubiertas superior e inferior de acero galvanizado y admite tres métodos de montaje: montaje en pared, montaje en riel DIN e instalación sobre mesa. Su chasis ultracompacto se integra fácilmente en la base o el brazo del robot, liberando espacio para otros componentes clave como efectores finales y sensores.
  • Cuatro puertos Gigabit Ethernet para una comunicación eficiente entre múltiples dispositivos.:Los robots colaborativos de escritorio necesitan mantener comunicación en tiempo real con múltiples dispositivos, incluyendo cámaras industriales, sensores de control de fuerza, efectores finales y ordenadores anfitriones. La serie AK5 integra cuatro controladores Intel® i210-AT Gigabit Ethernet y proporciona cuatro puertos LAN RJ45 independientes. En implementaciones reales, los cuatro puertos LAN permiten el aislamiento físico y la separación de datos para cuatro canales: comunicación con el sistema de visión, adquisición de datos de los sensores de control de fuerza, control del efector final y programación/depuración del ordenador anfitrión. Esto elimina los retrasos en la comunicación o la pérdida de paquetes causados ​​por la congestión en una única ruta de red y garantiza una coordinación eficiente entre los subsistemas.
  • Múltiples opciones de procesador para una adaptación flexible del rendimiento.:La serie AK5 ofrece tres opciones de procesador: Intel N95, N97 y Core i3-N305. Incluye una ranura DDR4 SO-DIMM compatible con hasta 32 GB de memoria y puede gestionar fácilmente aplicaciones industriales como inspección por visión artificial, control de equipos y adquisición de datos. Las tres configuraciones de procesador cubren requisitos de computación que van desde el control lógico básico hasta algoritmos de visión complejos, lo que permite a los clientes seleccionar el nivel de rendimiento adecuado para cada aplicación.
  • Expansión modular tipo cartucho para configuración de E/S bajo demanda:La capacidad de expansión es una de las principales ventajas de la serie AK5. Admite una gama de cartuchos de expansión APQ que se pueden seleccionar según los requisitos de la aplicación. Los cartuchos principales disponibles incluyen: Cartucho 1E: 16 GPIO (8 entradas optoaisladas + 8 salidas optoaisladas) + control de iluminación de 4 canales; Cartucho 6A: 16 GPIO (8 entradas optoaisladas + 8 salidas optoaisladas) + 4 puertos RS422/RS485 + 2 puertos CAN 2.0B; Cartucho 6B: 16 GPIO (8 entradas optoaisladas + 8 salidas de relé) + 4 puertos RS422/RS485 + 2 puertos CAN 2.0B; Cartucho 7A: 32 GPIO (16 entradas optoaisladas + 16 salidas optoaisladas) + 4 puertos RS485 + 2 puertos CAN 2.0B. Ya sea que la aplicación requiera control de iluminación multicanal, una gran cantidad de puntos de E/S para monitoreo de equipos o comunicación de bus CAN, el sistema se puede adaptar de manera flexible simplemente reemplazando el cartucho. Esta arquitectura de expansión modular permite que la serie AK5 se adapte rápidamente a los requisitos personalizados de diferentes modelos de robots colaborativos de escritorio sin necesidad de reemplazar todo el sistema.
  • Interfaces avanzadas para la conectividad de múltiples dispositivos.:El panel frontal cuenta con dos puertos USB 3.0 y dos puertos USB 2.0, con una interfaz USB 2.0 Tipo A integrada para facilitar el sellado y la instalación. Dos puertos serie RS232/485 simplifican la conexión a diversos sensores o controladores industriales. Las salidas de vídeo HDMI y VGA duales permiten la depuración y visualización local. Una ranura Nano SIM, junto con una ranura Mini PCIe, permite la expansión para módulos Wi-Fi, Bluetooth, 4G, CAN y otros. Una ranura M.2 Key-M integrada admite almacenamiento de estado sólido SATA.
  • Refrigeración pasiva sin ventilador para entornos industriales exigentes.:La serie AK5 utiliza un diseño de refrigeración pasiva sin ventilador y admite un amplio rango de entrada de 12 a 28 VCC (se requieren 24 VCC cuando se utiliza la función de iluminación). Admite un rango de temperatura de funcionamiento de -20 a 60 °C y un rango de temperatura de almacenamiento de -40 a 80 °C, y ha superado las pruebas de vibración aleatoria de 3G y de impacto de 30G, lo que permite una implementación estable en entornos industriales con vibraciones frecuentes.

Logros de valor:

  • Coordinación eficiente entre múltiples dispositivos:Cuatro puertos Gigabit Ethernet independientes proporcionan aislamiento físico y separación de datos para el control de servomotores, la adquisición de imágenes, la comunicación con el ordenador anfitrión y el mantenimiento y operación remotos, eliminando los retrasos en la comunicación causados ​​por la congestión de la red en arquitecturas de un solo puerto y garantizando una respuesta en tiempo real para los movimientos de precisión del robot.
  • Despliegue extremadamente compacto:El chasis ultracompacto de 53 × 145 × 186,4 mm se integra fácilmente en la base del robot o en la carcasa de la articulación, liberando más espacio de instalación para componentes clave como servomotores y efectores finales, y permitiendo un diseño de cuerpo de robot más compacto.
  • Diseño sin ventilador para una fiabilidad a largo plazo:El disipador de calor totalmente de aluminio, combinado con la refrigeración pasiva sin ventilador, elimina los riesgos de fallos asociados a componentes móviles propensos al desgaste, como los ventiladores. Esto permite un funcionamiento estable a largo plazo en las condiciones térmicas limitadas de los equipos de sobremesa y reduce significativamente la frecuencia de mantenimiento.
  • La expansión tipo cartucho permite “una plataforma, múltiples aplicaciones”:Al reemplazar el cartucho de expansión APQ, el sistema puede adaptarse de forma flexible a diferentes configuraciones de E/S. Una única plataforma de hardware, combinada con distintos cartuchos, puede cubrir los requisitos de control de múltiples modelos de robots colaborativos de escritorio, lo que reduce significativamente los costes de desarrollo de productos e inventario.
  • Fiabilidad de grado industrial para líneas de producción estables:Su amplio rango de temperatura de funcionamiento, de -20 a 60 °C, junto con la certificación de vibración 3G y de impacto 30G, garantiza un funcionamiento estable a largo plazo en entornos industriales como los talleres de fabricación de productos electrónicos 3C y proporciona una base de control fiable para el despliegue a gran escala de robots colaborativos de escritorio.
AK5结构图(1)
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