APQ AK5 デスクトップ型協働ロボット向け低消費電力マルチLANカートリッジ式コントローラ
デスクトップ型協働ロボットは、軽量設計、高精度、そして安全な人間とロボットの協働により、3Cエレクトロニクスにおける精密組立、自動化された研究室、教育訓練、医療支援といった分野で急速に普及しています。大型産業用ロボットとは異なり、デスクトップ型協働ロボットは、コントローラのサイズ、消費電力、インターフェースの可用性、拡張性に関して非常に特殊な要件を課しています。コントローラは、限られたスペースのロボット本体に収まるほどコンパクトであると同時に、ビジョンシステム、力覚センサ、グリッパーなどの周辺機器を接続するための、複数のLANポートやシリアルポートといった豊富な通信インターフェースを備えている必要があります。また、さまざまなアプリケーションに対応するため、I/O、照明制御、CANバス、その他のカスタマイズ機能の柔軟な拡張もサポートする必要があります。
複数回のモデル選定と厳格な現場検証を経て、顧客は次世代デスクトップ型協働ロボットの中核制御プラットフォームとして、APQ AK5低消費電力マルチLANカートリッジ型コントローラシリーズを選定しました。
- 超小型スペースの制約：デスクトップ型協働ロボットは内部容積が限られており、設置スペースも極めて制限されているため、ロボットのベース部や関節ハウジングに収まる超小型のコントローラーが必要となる。
- 複数デバイス間の通信要件：ロボットは、サーボドライブ、エンドエフェクタ、ビジョンシステム、力覚センサ、その他のデバイスと同時に通信する必要がある。そのため、コントローラには複数の独立したイーサネットインターフェースと豊富なシリアル通信リソースが必要となる。
- 低消費電力とファンレス設計：デスクトップ機器は熱管理能力が限られているため、コントローラは消費電力を極めて少なくし、ファンレスのパッシブ冷却方式を採用して、ファン関連の故障や埃の侵入をなくす必要がある。
- 柔軟な拡張性：デスクトップ型協働ロボットのモデルによって、入出力および通信プロトコルの要件は異なります。コントローラはモジュール式の拡張性を備えている必要があり、システム全体を交換することなく、必要に応じて機能を構成できるようにする必要があります。
- 産業環境への適応性：製造現場では、温度変化や機器の振動が頻繁に発生するため、コントローラには、広い温度範囲での動作や振動・衝撃への耐性など、産業グレードの信頼性が求められる。
- デスクトップ機器への容易な組み込みを可能にする超小型シャーシ:AK5シリーズは、わずか53×145×186.4mmというコンパクトなサイズです。オールアルミ製のヒートシンクと亜鉛メッキ鋼製の上下カバーを組み合わせ、壁面取り付け、DINレール取り付け、デスクトップ設置の3種類の取り付け方法に対応しています。超小型シャーシはロボットベースやアームに簡単に組み込むことができ、エンドエフェクタやセンサーなどの他の主要コンポーネントのための設置スペースを確保できます。
- 効率的な複数デバイス通信を実現する4つのギガビットイーサネットポート:デスクトップ型協働ロボットは、産業用カメラ、力覚センサー、エンドエフェクタ、ホストコンピュータなど、複数のデバイスとリアルタイムで通信する必要があります。AK5シリーズは、4つのIntel® i210-ATギガビットイーサネットコントローラを統合し、4つの独立したRJ45 LANポートを提供します。実際の導入環境では、4つのLANポートにより、ビジョンシステム通信、力覚センサーによるデータ取得、エンドエフェクタ制御、ホストコンピュータのプログラミング/デバッグという4つのチャネルを物理的に分離し、データを分離することができます。これにより、単一のネットワークパスの混雑による通信遅延やパケット損失が解消され、サブシステム間の効率的な連携が確保されます。
- 柔軟なパフォーマンスマッチングを実現する複数のプロセッサオプション:AK5シリーズは、Intel N95、N97、Core i3-N305の3種類のプロセッサオプションを提供します。最大32GBのメモリをサポートするDDR4 SO-DIMMスロットを1つ搭載し、マシンビジョン検査、機器制御、データ収集などの産業用アプリケーションを容易に処理できます。3種類のプロセッサ構成は、基本的なロジック制御から複雑なビジョンアルゴリズムまで、幅広いコンピューティング要件に対応しており、顧客は各アプリケーションに最適なパフォーマンスレベルを選択できます。
- カートリッジ式モジュール拡張によるオンデマンドI/O構成:AK5シリーズの大きな強みは、拡張性の高さです。用途に応じて選択可能な、様々なAPQ拡張カートリッジに対応しています。利用可能なメインカートリッジには、1E カートリッジ: 16 GPIO (8 光絶縁入力 + 8 光絶縁出力) + 4 チャンネル照明制御、6A カートリッジ: 16 GPIO (8 光絶縁入力 + 8 光絶縁出力) + 4 RS422/RS485 ポート + 2 CAN 2.0B ポート、6B カートリッジ: 16 GPIO (8 光絶縁入力 + 8 リレー出力) + 4 RS422/RS485 ポート + 2 CAN 2.0B ポート、7A カートリッジ: 32 GPIO (16 光絶縁入力 + 16 光絶縁出力) + 4 RS485 ポート + 2 CAN 2.0B ポートがあります。アプリケーションがマルチチャンネル照明制御、機器監視用の多数の I/O ポイント、または CAN バス通信を必要とするかどうかにかかわらず、システムは簡単に交換するだけで柔軟に対応できます。カートリッジ。このモジュール式の拡張アーキテクチャにより、AK5シリーズはシステム全体を交換することなく、さまざまなデスクトップ型協働ロボットモデルのカスタマイズされた要件に迅速に対応できます。
- マルチデバイス接続のための豊富なインターフェース:フロントパネルには、USB 3.0ポートが2つとUSB 2.0ポートが2つ搭載されており、USB 2.0 Type-Aインターフェースを内蔵することで、密閉性と設置性を向上させています。RS232/485シリアルポートが2つ搭載されているため、各種センサーや産業用コントローラーへの接続が容易です。HDMIとVGAの2つのディスプレイ出力により、ローカルでのデバッグと可視化が可能です。Nano SIMスロットとMini PCIeスロットがそれぞれ1つずつ搭載されており、Wi-Fi、Bluetooth、4G、CANなどのモジュールを拡張できます。統合されたM.2 Key-Mスロットは、SATAソリッドステートストレージに対応しています。
- 過酷な産業環境向けファンレスパッシブ冷却システム:AK5シリーズは、完全ファンレスのパッシブ冷却設計を採用し、12～28VDCの広い入力電圧範囲に対応しています（照明機能を使用する場合は24VDCが必要です）。動作温度範囲は-20～60℃、保管温度範囲は-40～80℃で、3Gランダム振動試験と30G衝撃試験に合格しており、振動の多い産業環境でも安定した運用が可能です。
- 複数のデバイス間での効率的な連携：4つの独立したギガビットイーサネットポートは、サーボ制御、画像取得、ホストコンピュータ間の通信、およびリモートO&Mに対して物理的な分離とデータ分離を提供し、シングルポートアーキテクチャにおけるネットワーク混雑による通信遅延を排除し、高精度ロボット動作のためのリアルタイム応答を保証します。
- 極めてコンパクトな設置：53 × 145 × 186.4 mmの超小型シャーシは、ロボットベースや関節ハウジングに容易に組み込むことができ、サーボドライブやエンドエフェクタなどのコアコンポーネントのための設置スペースをより多く確保し、よりコンパクトなロボット本体設計を可能にします。
- 長期的な信頼性を実現するファンレス設計：オールアルミ製のヒートシンクとファンレスのパッシブ冷却を組み合わせることで、ファンなどの摩耗しやすい可動部品に伴う故障リスクを排除します。これにより、デスクトップ機器の限られた熱環境下でも長期にわたる安定動作が可能となり、メンテナンス頻度を大幅に削減できます。
- カートリッジ式の拡張により、「1つのプラットフォームで複数のアプリケーションを利用可能」になります。APQ拡張カートリッジを交換することで、システムはさまざまなI/O構成に柔軟に対応できます。単一のハードウェアプラットフォームと異なるカートリッジを組み合わせることで、複数のデスクトップ型協働ロボットの制御要件を満たすことができ、製品開発コストと在庫コストを大幅に削減できます。
- 安定した生産ラインを実現する、産業グレードの信頼性：-20℃から60℃までの広い温度範囲での動作に加え、3Gの振動および30Gの衝撃に対する認証を取得しているため、3C電子機器製造工場などの産業環境において長期にわたる安定した動作を保証し、デスクトップ型協働ロボットの大規模展開のための信頼性の高い制御基盤を提供します。
