डेस्कटॉप सहयोगी रोबोटों के लिए APQ AK5 कम-शक्ति वाला मल्टी-लैन कार्ट्रिज-शैली नियंत्रक
डेस्कटॉप सहयोगी रोबोट अपने हल्के डिज़ाइन, उच्च परिशुद्धता और सुरक्षित मानव-रोबोट सहयोग के कारण 3C इलेक्ट्रॉनिक्स में सटीक असेंबली, स्वचालित अनुसंधान प्रयोगशालाओं, शिक्षा और प्रशिक्षण तथा चिकित्सा सहायता जैसे अनुप्रयोगों में तेजी से प्रवेश कर रहे हैं। बड़े औद्योगिक रोबोटों के विपरीत, डेस्कटॉप सहयोगी रोबोट नियंत्रक के आकार, बिजली की खपत, इंटरफ़ेस की उपलब्धता और विस्तार लचीलेपन पर अत्यधिक विशिष्ट आवश्यकताएं लागू करते हैं। नियंत्रक इतना कॉम्पैक्ट होना चाहिए कि सीमित स्थान वाले रोबोट के शरीर में फिट हो सके और साथ ही दृष्टि प्रणाली, बल सेंसर और ग्रिपर जैसे परिधीय उपकरणों को जोड़ने के लिए कई LAN और सीरियल पोर्ट जैसे समृद्ध संचार इंटरफ़ेस प्रदान कर सके। इसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए I/O, प्रकाश नियंत्रण, CAN बस और अन्य अनुकूलित कार्यों के लचीले विस्तार का भी समर्थन करना चाहिए।
मॉडल चयन के कई दौर और कठोर फील्ड सत्यापन के बाद, ग्राहक ने अपनी अगली पीढ़ी के डेस्कटॉप सहयोगी रोबोट के लिए मुख्य नियंत्रण प्लेटफॉर्म के रूप में APQ AK5 लो-पावर मल्टी-लैन कार्ट्रिज-स्टाइल कंट्रोलर सीरीज़ का चयन किया।
ग्राहक चुनौती
अति-संकुचित स्थान की सीमाएँ:डेस्कटॉप कोलैबोरेटिव रोबोट का आंतरिक आयतन सीमित है और स्थापना के लिए जगह भी बेहद कम है, जिसके लिए एक ऐसे कंट्रोलर की आवश्यकता होती है जिसका आकार अति-कॉम्पैक्ट हो और जो रोबोट के आधार या संयुक्त आवास में फिट हो सके।
बहु-उपकरण संचार आवश्यकताएँ:रोबोट को सर्वो ड्राइव, एंड इफेक्टर, विज़न सिस्टम, फोर्स सेंसर और अन्य उपकरणों के साथ एक साथ संचार करना आवश्यक है। इसलिए कंट्रोलर को कई स्वतंत्र ईथरनेट इंटरफेस और प्रचुर मात्रा में सीरियल संचार संसाधनों की आवश्यकता होती है।
कम बिजली की खपत और पंखे रहित डिजाइन:डेस्कटॉप उपकरणों की थर्मल-मैनेजमेंट क्षमता सीमित होती है, इसलिए कंट्रोलर को बहुत कम बिजली की खपत करनी चाहिए और पंखे से संबंधित खराबी और धूल के प्रवेश को रोकने के लिए फैनलेस पैसिव कूलिंग का उपयोग करना चाहिए।
लचीली विस्तार क्षमता:विभिन्न डेस्कटॉप सहयोगी रोबोट मॉडलों की इनपुट/आउटपुट और संचार प्रोटोकॉल संबंधी आवश्यकताएँ भिन्न-भिन्न होती हैं। नियंत्रक को मॉड्यूलर विस्तार का समर्थन करना चाहिए ताकि संपूर्ण सिस्टम को बदले बिना आवश्यकतानुसार कार्यों को कॉन्फ़िगर किया जा सके।
औद्योगिक वातावरण के अनुकूल होने की क्षमता:विनिर्माण कार्यशालाओं में आमतौर पर तापमान में उतार-चढ़ाव और उपकरण कंपन शामिल होते हैं, जिसके लिए नियंत्रक को औद्योगिक-स्तरीय विश्वसनीयता प्रदान करने की आवश्यकता होती है, जिसमें व्यापक तापमान संचालन और कंपन/झटके के प्रति प्रतिरोध शामिल है।
एपीक्यू समाधान
डेस्कटॉप उपकरणों में आसानी से एकीकृत करने के लिए अति-कॉम्पैक्ट चेसिस:AK5 सीरीज़ का आकार मात्र 53 × 145 × 186.4 मिमी है। इसमें एल्युमीनियम से बना हीट सिंक और गैल्वनाइज्ड स्टील के ऊपरी और निचले कवर लगे हैं। इसे तीन तरीकों से लगाया जा सकता है: दीवार पर लगाना, DIN-रेल पर लगाना और डेस्कटॉप पर स्थापित करना। इसका अति-कॉम्पैक्ट चेसिस रोबोट के बेस या आर्म में आसानी से एकीकृत हो जाता है, जिससे एंड इफेक्टर्स और सेंसर जैसे अन्य मुख्य घटकों के लिए अधिक जगह उपलब्ध हो जाती है।
कुशल मल्टी-डिवाइस संचार के लिए चार गीगाबिट ईथरनेट पोर्ट:डेस्कटॉप सहयोगी रोबोटों को औद्योगिक कैमरों, बल-नियंत्रण सेंसरों, एंड इफेक्टर्स और होस्ट कंप्यूटरों सहित कई उपकरणों के साथ वास्तविक समय संचार बनाए रखने की आवश्यकता होती है। AK5 श्रृंखला में चार Intel® i210-AT गीगाबिट ईथरनेट नियंत्रक एकीकृत हैं और चार स्वतंत्र RJ45 LAN पोर्ट प्रदान करती है। वास्तविक उपयोग में, ये चार LAN पोर्ट चार चैनलों - विज़न सिस्टम संचार, बल-नियंत्रण सेंसर अधिग्रहण, एंड इफेक्टर्स नियंत्रण और होस्ट कंप्यूटर प्रोग्रामिंग/डीबगिंग - के लिए भौतिक अलगाव और डेटा पृथक्करण को सक्षम बनाते हैं, जिससे एक ही नेटवर्क पथ पर भीड़भाड़ के कारण होने वाली संचार देरी या पैकेट हानि समाप्त हो जाती है और उप-प्रणालियों के बीच कुशल समन्वय सुनिश्चित होता है।
लचीले प्रदर्शन मिलान के लिए कई प्रोसेसर विकल्प:AK5 सीरीज़ में तीन प्रोसेसर विकल्प उपलब्ध हैं: Intel N95, N97 और Core i3-N305। इसमें एक DDR4 SO-DIMM स्लॉट है जो 32 GB तक मेमोरी को सपोर्ट करता है और मशीन विज़न निरीक्षण, उपकरण नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण जैसे औद्योगिक अनुप्रयोगों को आसानी से संभाल सकता है। ये तीनों प्रोसेसर कॉन्फ़िगरेशन बुनियादी लॉजिक नियंत्रण से लेकर जटिल विज़न एल्गोरिदम तक की कंप्यूटिंग आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, जिससे ग्राहक प्रत्येक एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त प्रदर्शन स्तर का चयन कर सकते हैं।
ऑन-डिमांड I/O कॉन्फ़िगरेशन के लिए कार्ट्रिज-शैली मॉड्यूलर विस्तार:AK5 श्रृंखला की प्रमुख खूबी इसकी विस्तार क्षमता है। यह APQ विस्तार कारतूसों की एक विस्तृत श्रृंखला का समर्थन करती है, जिन्हें उपयोग की आवश्यकताओं के अनुसार चुना जा सकता है। उपलब्ध मुख्य कार्ट्रिज में शामिल हैं: 1E कार्ट्रिज: 16 GPIO (8 ऑप्टो-आइसोलेटेड इनपुट + 8 ऑप्टो-आइसोलेटेड आउटपुट) + 4-चैनल लाइटिंग कंट्रोल; 6A कार्ट्रिज: 16 GPIO (8 ऑप्टो-आइसोलेटेड इनपुट + 8 ऑप्टो-आइसोलेटेड आउटपुट) + 4 RS422/RS485 पोर्ट + 2 CAN 2.0B पोर्ट; 6B कार्ट्रिज: 16 GPIO (8 ऑप्टो-आइसोलेटेड इनपुट + 8 रिले आउटपुट) + 4 RS422/RS485 पोर्ट + 2 CAN 2.0B पोर्ट; 7A कार्ट्रिज: 32 GPIO (16 ऑप्टो-आइसोलेटेड इनपुट + 16 ऑप्टो-आइसोलेटेड आउटपुट) + 4 RS485 पोर्ट + 2 CAN 2.0B पोर्ट। चाहे एप्लिकेशन को मल्टी-चैनल लाइटिंग कंट्रोल की आवश्यकता हो, उपकरण निगरानी के लिए बड़ी संख्या में I/O पॉइंट्स की आवश्यकता हो, चाहे CAN बस संचार हो, कार्ट्रिज को बदलकर सिस्टम को आसानी से अनुकूलित किया जा सकता है। यह मॉड्यूलर विस्तार आर्किटेक्चर AK5 श्रृंखला को पूरे सिस्टम को बदले बिना, विभिन्न डेस्कटॉप सहयोगी रोबोट मॉडलों की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार तेजी से अनुकूलित होने की अनुमति देता है।
बहु-उपकरण कनेक्टिविटी के लिए समृद्ध इंटरफेस:फ्रंट पैनल पर दो USB 3.0 पोर्ट और दो USB 2.0 पोर्ट दिए गए हैं, साथ ही आसान सीलिंग और इंस्टॉलेशन के लिए एक बिल्ट-इन USB 2.0 टाइप-A इंटरफ़ेस भी है। दो RS232/485 सीरियल पोर्ट विभिन्न सेंसर या औद्योगिक कंट्रोलर से कनेक्शन को सरल बनाते हैं। डुअल HDMI और VGA डिस्प्ले आउटपुट लोकल डिबगिंग और विज़ुअलाइज़ेशन को सपोर्ट करते हैं। एक नैनो सिम स्लॉट और एक मिनी PCIe स्लॉट वाई-फाई, ब्लूटूथ, 4G, CAN और अन्य मॉड्यूल के विस्तार की सुविधा देते हैं। एक इंटीग्रेटेड M.2 Key-M स्लॉट SATA सॉलिड-स्टेट स्टोरेज को सपोर्ट करता है।
औद्योगिक वातावरण की कठिन परिस्थितियों के लिए पंखे रहित निष्क्रिय शीतलन प्रणाली:AK5 सीरीज़ पूरी तरह से फैनलेस पैसिव कूलिंग डिज़ाइन का उपयोग करती है और 12–28 VDC की विस्तृत इनपुट रेंज को सपोर्ट करती है (लाइटिंग फ़ंक्शन का उपयोग करते समय 24 VDC की आवश्यकता होती है)। यह -20 से 60°C के ऑपरेटिंग तापमान रेंज और -40 से 80°C के स्टोरेज तापमान रेंज को सपोर्ट करती है, और 3G रैंडम वाइब्रेशन और 30G शॉक टेस्टिंग को पास कर चुकी है, जिससे लगातार कंपन वाले औद्योगिक वातावरण में इसका स्थिर उपयोग संभव है।
मूल्य संबंधी उपलब्धियाँ:
अनेक उपकरणों में कुशल समन्वय:चार स्वतंत्र गीगाबिट ईथरनेट पोर्ट सर्वो नियंत्रण, विज़न अधिग्रहण, होस्ट-कंप्यूटर संचार और रिमोट ओ एंड एम के लिए भौतिक अलगाव और डेटा पृथक्करण प्रदान करते हैं, जिससे सिंगल-पोर्ट आर्किटेक्चर में नेटवर्क भीड़ के कारण होने वाली संचार देरी समाप्त हो जाती है और सटीक रोबोट गतियों के लिए वास्तविक समय प्रतिक्रिया सुनिश्चित होती है।
अत्यंत कॉम्पैक्ट तैनाती:53 × 145 × 186.4 मिमी का अति-कॉम्पैक्ट चेसिस आसानी से रोबोट बेस या जॉइंट हाउसिंग में एकीकृत किया जा सकता है, जिससे सर्वो ड्राइव और एंड इफेक्टर्स जैसे मुख्य घटकों के लिए अधिक इंस्टॉलेशन स्थान उपलब्ध होता है और अधिक कॉम्पैक्ट रोबोट-बॉडी डिज़ाइन को सपोर्ट मिलता है।
दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए पंखे रहित डिजाइन:फैनलेस पैसिव कूलिंग के साथ ऑल-एल्यूमीनियम हीट सिंक, फैन जैसे घिसने-पिटने वाले गतिशील घटकों से जुड़े विफलता के जोखिमों को समाप्त करता है। यह डेस्कटॉप उपकरणों की सीमित तापीय स्थितियों में दीर्घकालिक स्थिर संचालन को सक्षम बनाता है और रखरखाव की आवृत्ति को काफी कम करता है।
कार्ट्रिज-शैली का विस्तार "एक प्लेटफॉर्म, कई अनुप्रयोगों" को सक्षम बनाता है:APQ एक्सपेंशन कार्ट्रिज को बदलकर, सिस्टम विभिन्न I/O कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार लचीले ढंग से अनुकूलित हो सकता है। एक ही हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म को विभिन्न कार्ट्रिज के साथ मिलाकर कई डेस्कटॉप सहयोगी रोबोट मॉडल की नियंत्रण आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है, जिससे उत्पाद विकास और इन्वेंट्री लागत में काफी कमी आती है।
स्थिर उत्पादन लाइनों के लिए औद्योगिक स्तर की विश्वसनीयता:-20 से 60 डिग्री सेल्सियस तक के व्यापक तापमान पर संचालन, साथ ही 3G कंपन और 30G शॉक प्रमाणन, 3C इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण कार्यशालाओं जैसे औद्योगिक वातावरण में दीर्घकालिक स्थिर संचालन सुनिश्चित करता है और डेस्कटॉप सहयोगी रोबोटों की बड़े पैमाने पर तैनाती के लिए एक विश्वसनीय नियंत्रण आधार प्रदान करता है।
