Soluzione

APQ AK5 Controller a cartuccia multi-LAN a basso consumo per robot collaborativi da tavolo

APQ AK5 Controller a cartuccia multi-LAN a basso consumo per robot collaborativi da tavolo

APQ AK5 Controller a cartuccia multi-LAN a basso consumo per robot collaborativi da tavolo

I robot collaborativi da tavolo si stanno rapidamente diffondendo in applicazioni quali l'assemblaggio di precisione nell'elettronica 3C, i laboratori di ricerca automatizzati, l'istruzione e la formazione e l'assistenza medica, grazie al loro design leggero, all'elevata precisione e alla sicura collaborazione uomo-robot. A differenza dei grandi robot industriali, i robot collaborativi da tavolo impongono requisiti molto specifici in termini di dimensioni del controller, consumo energetico, disponibilità di interfacce e flessibilità di espansione. Il controller deve essere sufficientemente compatto da poter essere alloggiato all'interno di un corpo robotico con spazio limitato, fornendo al contempo un'ampia gamma di interfacce di comunicazione, come porte LAN e seriali multiple, per connettere periferiche quali sistemi di visione, sensori di forza e pinze. Deve inoltre supportare un'espansione flessibile di I/O, controllo dell'illuminazione, bus CAN e altre funzioni personalizzate per diverse applicazioni.

Dopo diverse fasi di selezione del modello e rigorose validazioni sul campo, il cliente ha scelto la serie di controller a cartuccia multi-LAN a basso consumo APQ AK5 come piattaforma di controllo principale per il suo robot collaborativo da tavolo di nuova generazione.

Sfida del cliente

  • Vincoli di spazio ultracompatti:Il robot collaborativo da tavolo ha un volume interno limitato e uno spazio di installazione estremamente ristretto, il che richiede un controller con un fattore di forma ultracompatto che possa essere alloggiato nella base del robot o nell'alloggiamento del giunto.
  • Requisiti di comunicazione tra più dispositivi:Il robot deve comunicare simultaneamente con servomotori, effettori terminali, sistemi di visione, sensori di forza e altri dispositivi. Il controllore necessita quindi di molteplici interfacce Ethernet indipendenti e di abbondanti risorse per la comunicazione seriale.
  • Basso consumo energetico e design senza ventola:Le apparecchiature desktop hanno una capacità di gestione termica limitata, quindi il controller deve consumare pochissima energia e utilizzare un raffreddamento passivo senza ventole per eliminare guasti dovuti alle ventole e l'ingestione di polvere.
  • Capacità di espansione flessibile:I diversi modelli di robot collaborativi da tavolo presentano requisiti di I/O e di protocollo di comunicazione variabili. Il controller deve supportare l'espansione modulare in modo che le funzioni possano essere configurate secondo necessità senza dover sostituire l'intero sistema.
  • Adattabilità all'ambiente industriale:Nei reparti di produzione sono comuni le fluttuazioni di temperatura e le vibrazioni delle apparecchiature, pertanto il controllore deve garantire un'affidabilità di livello industriale, inclusi il funzionamento in un ampio intervallo di temperature e la resistenza a vibrazioni e urti.
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Soluzione APQ

AK5特点(3)
  • Telaio ultracompatto per una facile integrazione nelle apparecchiature desktop:La serie AK5 misura solo 53 × 145 × 186,4 mm. Combina un dissipatore di calore interamente in alluminio con coperchi superiore e inferiore in acciaio zincato e supporta tre metodi di montaggio: a parete, su guida DIN e su scrivania. Il suo chassis ultracompatto può essere facilmente integrato nella base o nel braccio del robot, liberando più spazio per l'installazione di altri componenti principali come effettori terminali e sensori.
  • Quattro porte Gigabit Ethernet per una comunicazione efficiente tra più dispositivi.:I robot collaborativi da tavolo devono mantenere una comunicazione in tempo reale con più dispositivi, tra cui telecamere industriali, sensori di controllo della forza, effettori terminali e computer host. La serie AK5 integra quattro controller Gigabit Ethernet Intel® i210-AT e fornisce quattro porte LAN RJ45 indipendenti. Nelle implementazioni reali, le quattro porte LAN consentono l'isolamento fisico e la separazione dei dati per quattro canali: comunicazione con il sistema di visione, acquisizione dei dati dai sensori di controllo della forza, controllo dell'effettore terminale e programmazione/debug del computer host, eliminando ritardi di comunicazione o perdita di pacchetti causati dalla congestione su un singolo percorso di rete e garantendo un coordinamento efficiente tra i sottosistemi.
  • Molteplici opzioni di processore per un abbinamento flessibile delle prestazioni:La serie AK5 offre tre opzioni di processore: Intel N95, N97 e Core i3-N305. Include uno slot SO-DIMM DDR4 che supporta fino a 32 GB di memoria ed è in grado di gestire agevolmente applicazioni industriali come l'ispezione tramite visione artificiale, il controllo delle apparecchiature e l'acquisizione dati. Le tre configurazioni di processore coprono requisiti di elaborazione che vanno dal controllo logico di base agli algoritmi di visione complessi, consentendo ai clienti di selezionare il livello di prestazioni più adatto a ciascuna applicazione.
  • Espansione modulare a cartuccia per configurazione I/O su richiesta:La capacità di espansione è uno dei principali punti di forza della serie AK5. Supporta una gamma di cartucce di espansione APQ che possono essere selezionate in base alle esigenze dell'applicazione. Le cartucce principali disponibili includono: cartuccia 1E: 16 GPIO (8 ingressi optoisolati + 8 uscite optoisolate) + controllo dell'illuminazione a 4 canali; cartuccia 6A: 16 GPIO (8 ingressi optoisolati + 8 uscite optoisolate) + 4 porte RS422/RS485 + 2 porte CAN 2.0B; cartuccia 6B: 16 GPIO (8 ingressi optoisolati + 8 uscite a relè) + 4 porte RS422/RS485 + 2 porte CAN 2.0B; cartuccia 7A: 32 GPIO (16 ingressi optoisolati + 16 uscite optoisolate) + 4 porte RS485 + 2 porte CAN 2.0B. Sia che l'applicazione richieda il controllo dell'illuminazione multicanale, un elevato numero di punti I/O per il monitoraggio delle apparecchiature o la comunicazione tramite bus CAN, il sistema può essere adattato in modo flessibile semplicemente sostituendo la cartuccia. Questa architettura di espansione modulare consente alla serie AK5 di adattarsi rapidamente alle esigenze personalizzate dei diversi modelli di robot collaborativi da tavolo, senza dover sostituire l'intero sistema.
  • Interfacce avanzate per la connettività multi-dispositivo:Il pannello frontale offre due porte USB 3.0 e due porte USB 2.0, con un'interfaccia USB 2.0 Type-A integrata per facilitare l'installazione e la sigillatura. Due porte seriali RS232/485 semplificano il collegamento a vari sensori o controllori industriali. Le doppie uscite video HDMI e VGA supportano il debug e la visualizzazione in locale. Uno slot Nano SIM, insieme a uno slot Mini PCIe, consente l'espansione per moduli Wi-Fi, Bluetooth, 4G, CAN e altri. Uno slot M.2 Key-M integrato supporta unità di archiviazione a stato solido SATA.
  • Raffreddamento passivo senza ventole per ambienti industriali esigenti:La serie AK5 utilizza un design di raffreddamento passivo completamente senza ventole e supporta un ampio intervallo di ingresso da 12 a 28 V CC (24 V CC sono necessari quando si utilizza la funzione di illuminazione). Supporta un intervallo di temperatura di esercizio da -20 a 60 °C e un intervallo di temperatura di stoccaggio da -40 a 80 °C, e ha superato i test di vibrazione casuale 3G e di shock 30G, consentendo un'implementazione stabile in ambienti industriali con vibrazioni frequenti.

Risultati in termini di valore:

  • Coordinamento efficiente tra più dispositivi:Quattro porte Gigabit Ethernet indipendenti garantiscono isolamento fisico e separazione dei dati per il controllo dei servomotori, l'acquisizione delle immagini, la comunicazione con il computer host e la manutenzione e gestione remota, eliminando i ritardi di comunicazione causati dalla congestione della rete nelle architetture a porta singola e assicurando una risposta in tempo reale per i movimenti di precisione del robot.
  • Installazione estremamente compatta:Il telaio ultracompatto da 53 × 145 × 186,4 mm può essere facilmente integrato nella base del robot o nell'alloggiamento del giunto, liberando più spazio di installazione per componenti principali come servomotori ed effettori terminali e supportando un design del corpo del robot più compatto.
  • Design senza ventola per una maggiore affidabilità a lungo termine:Il dissipatore di calore interamente in alluminio, combinato con il raffreddamento passivo senza ventole, elimina i rischi di guasto associati ai componenti mobili soggetti a usura, come le ventole stesse. Ciò consente un funzionamento stabile a lungo termine nelle limitate condizioni termiche delle apparecchiature desktop e riduce significativamente la frequenza degli interventi di manutenzione.
  • L'espansione a cartuccia consente di avere "una piattaforma, molteplici applicazioni":Sostituendo la cartuccia di espansione APQ, il sistema può adattarsi in modo flessibile a diverse configurazioni di I/O. Un'unica piattaforma hardware, combinata con diverse cartucce, può soddisfare i requisiti di controllo di molteplici modelli di robot collaborativi da tavolo, riducendo significativamente i costi di sviluppo del prodotto e di magazzino.
  • Affidabilità di livello industriale per linee di produzione stabili:Il funzionamento ad ampio intervallo di temperature, da -20 a 60 °C, unitamente alla certificazione di resistenza alle vibrazioni 3G e agli urti 30G, garantisce un funzionamento stabile a lungo termine in ambienti industriali come le officine di produzione elettronica 3C e fornisce una base di controllo affidabile per l'implementazione su larga scala di robot collaborativi da tavolo.
AK5 batteria(1)