APQ AK5 energiezuinige multi-LAN-controller in cartridgevorm voor desktop-samenwerkingsrobots
Dankzij hun lichte ontwerp, hoge precisie en veilige samenwerking tussen mens en robot, vinden collaboratieve desktoprobots snel hun weg naar toepassingen zoals precisieassemblage in de 3C-elektronica, geautomatiseerde onderzoekslaboratoria, onderwijs en training, en medische assistentie. In tegenstelling tot grote industriële robots stellen collaboratieve desktoprobots zeer specifieke eisen aan de grootte van de controller, het stroomverbruik, de beschikbaarheid van interfaces en de uitbreidingsmogelijkheden. De controller moet compact genoeg zijn om in een robotbehuizing met beperkte ruimte te passen en tegelijkertijd uitgebreide communicatie-interfaces bieden – zoals meerdere LAN- en seriële poorten – voor de aansluiting van randapparatuur zoals vision-systemen, krachtsensoren en grijpers. Ook moet de controller flexibele uitbreiding van I/O, lichtregeling, CAN-bus en andere aangepaste functies voor verschillende toepassingen ondersteunen.
Na meerdere selectierondes en grondige praktijktests heeft de klant de APQ AK5 Low-Power Multi-LAN Cartridge-Style Controller Series gekozen als het centrale besturingsplatform voor zijn volgende generatie desktop-collaboratieve robot.
Klantuitdaging
Ultracompacte ruimtebeperkingen:De desktop-collaboratieve robot heeft een beperkt intern volume en een zeer beperkte installatieruimte, waardoor een controller met een ultracompact formaat nodig is die in de robotbasis of de behuizing van de gewrichten past.
Vereisten voor communicatie tussen meerdere apparaten:De robot moet gelijktijdig communiceren met servoaandrijvingen, eindeffectoren, vision-systemen, krachtsensoren en andere apparaten. De controller heeft daarom meerdere onafhankelijke Ethernet-interfaces en ruime seriële communicatiemogelijkheden nodig.
Laag energieverbruik en ventilatorloos ontwerp:Desktopapparatuur heeft een beperkte capaciteit voor warmtebeheer, daarom moet de controller zeer weinig stroom verbruiken en gebruikmaken van passieve koeling zonder ventilator om storingen door ventilatoren en stofophoping te voorkomen.
Flexibele uitbreidingsmogelijkheid:Verschillende modellen van samenwerkende desktoprobots hebben uiteenlopende I/O- en communicatieprotocolvereisten. De controller moet modulaire uitbreiding ondersteunen, zodat functies naar behoefte kunnen worden geconfigureerd zonder het hele systeem te hoeven vervangen.
Aanpassingsvermogen aan de industriële omgeving:In productiewerkplaatsen komen vaak temperatuurschommelingen en trillingen van apparatuur voor, waardoor de controller industriële betrouwbaarheid moet bieden, inclusief werking bij een breed temperatuurbereik en weerstand tegen trillingen en schokken.
APQ-oplossing
Ultracompacte behuizing voor eenvoudige integratie in desktopapparatuur:De AK5-serie meet slechts 53 × 145 × 186,4 mm. Hij combineert een volledig aluminium koelblok met gegalvaniseerde stalen boven- en onderkappen en ondersteunt drie montagemethoden: wandmontage, DIN-railmontage en tafelmontage. Het ultracompacte chassis kan eenvoudig in de robotbasis of -arm worden geïntegreerd, waardoor er meer installatieruimte vrijkomt voor andere kerncomponenten zoals eindeffectoren en sensoren.
Vier Gigabit Ethernet-poorten voor efficiënte communicatie tussen meerdere apparaten.:Collaboratieve desktoprobots moeten in realtime communiceren met meerdere apparaten, waaronder industriële camera's, krachtsensoren, eindeffectoren en hostcomputers. De AK5-serie integreert vier Intel® i210-AT Gigabit Ethernet-controllers en biedt vier onafhankelijke RJ45 LAN-poorten. In de praktijk maken de vier LAN-poorten fysieke isolatie en datascheiding mogelijk voor vier kanalen: communicatie met het vision-systeem, acquisitie van krachtsensoren, aansturing van de eindeffector en programmering/debugging op de hostcomputer. Dit elimineert communicatievertragingen of pakketverlies als gevolg van congestie op één netwerkpad en zorgt voor een efficiënte coördinatie tussen de subsystemen.
Meerdere processoropties voor flexibele prestatieafstemming:De AK5-serie biedt drie processormogelijkheden: Intel N95, N97 en Core i3-N305. De serie beschikt over één DDR4 SO-DIMM-slot met ondersteuning voor maximaal 32 GB geheugen en is uitermate geschikt voor industriële toepassingen zoals machinevisie, apparatuurbesturing en data-acquisitie. De drie processorconfiguraties dekken de rekenbehoeften van eenvoudige logische besturing tot complexe beeldverwerkingsalgoritmen, waardoor klanten voor elke toepassing het juiste prestatieniveau kunnen kiezen.
Modulaire uitbreiding in cartridgevorm voor I/O-configuratie op aanvraag:Uitbreidingsmogelijkheden zijn een belangrijk pluspunt van de AK5-serie. Het wapen ondersteunt een reeks APQ-uitbreidingspatronen die naar behoefte kunnen worden geselecteerd. De beschikbare hoofdmodules zijn: 1E-module: 16 GPIO's (8 optisch geïsoleerde ingangen + 8 optisch geïsoleerde uitgangen) + 4-kanaals lichtregeling; 6A-module: 16 GPIO's (8 optisch geïsoleerde ingangen + 8 optisch geïsoleerde uitgangen) + 4 RS422/RS485-poorten + 2 CAN 2.0B-poorten; 6B-module: 16 GPIO's (8 optisch geïsoleerde ingangen + 8 relaisuitgangen) + 4 RS422/RS485-poorten + 2 CAN 2.0B-poorten; 7A-module: 32 GPIO's (16 optisch geïsoleerde ingangen + 16 optisch geïsoleerde uitgangen) + 4 RS485-poorten + 2 CAN 2.0B-poorten. Of de toepassing nu meerkanaals lichtregeling, een groot aantal I/O-punten voor apparatuurbewaking of CAN-buscommunicatie vereist, het systeem kan flexibel worden aangepast door simpelweg de module te vervangen. Dankzij deze modulaire uitbreidingsarchitectuur kan de AK5-serie zich snel aanpassen aan specifieke eisen voor verschillende desktop-collaboratieve robotmodellen, zonder dat het hele systeem vervangen hoeft te worden.
Rijke interfaces voor connectiviteit tussen meerdere apparaten:Het voorpaneel biedt twee USB 3.0-poorten en twee USB 2.0-poorten, met een ingebouwde USB 2.0 Type-A-interface voor eenvoudigere afdichting en installatie. Twee RS232/485 seriële poorten vereenvoudigen de aansluiting op diverse sensoren of industriële controllers. Dubbele HDMI- en VGA-uitgangen ondersteunen lokale debugging en visualisatie. Een Nano SIM-sleuf, samen met een Mini PCIe-sleuf, maakt uitbreiding mogelijk met Wi-Fi, Bluetooth, 4G, CAN en andere modules. Een geïntegreerde M.2 Key-M-sleuf ondersteunt SATA solid-state opslag.
Ventilatorloze passieve koeling voor veeleisende industriële omgevingen:De AK5-serie maakt gebruik van een volledig ventilatorloos passief koelsysteem en ondersteunt een breed ingangsspanningsbereik van 12–28 VDC (24 VDC is vereist bij gebruik van de verlichtingsfunctie). Het ondersteunt een bedrijfstemperatuurbereik van -20 tot 60 °C en een opslagtemperatuurbereik van -40 tot 80 °C. Bovendien heeft het de 3G-trillingstest en de 30G-schoktest doorstaan, waardoor stabiele inzet in industriële omgevingen met frequente trillingen mogelijk is.
Waardevolle resultaten:
Efficiënte coördinatie tussen meerdere apparaten:Vier onafhankelijke Gigabit Ethernet-poorten bieden fysieke isolatie en datascheiding voor servobesturing, beeldacquisitie, communicatie met de hostcomputer en beheer op afstand. Hierdoor worden communicatievertragingen als gevolg van netwerkcongestie in architecturen met één poort geëlimineerd en wordt een realtime respons voor nauwkeurige robotbewegingen gegarandeerd.
Extreem compacte implementatie:Het ultracompacte chassis van 53 × 145 × 186,4 mm kan eenvoudig in de robotbasis of gewrichtsbehuizing worden geïntegreerd, waardoor er meer installatieruimte vrijkomt voor kerncomponenten zoals servoaandrijvingen en eindeffectoren en een compacter robotontwerp mogelijk wordt.
Ventilatorloos ontwerp voor langdurige betrouwbaarheid:De volledig aluminium koelplaat in combinatie met passieve koeling zonder ventilator elimineert het risico op storingen als gevolg van slijtagegevoelige bewegende onderdelen zoals ventilatoren. Dit maakt een stabiele werking op lange termijn mogelijk onder de beperkte thermische omstandigheden van desktopapparatuur en vermindert de onderhoudsfrequentie aanzienlijk.
Uitbreiding in cartridgevorm maakt "één platform, meerdere toepassingen" mogelijk:Door de APQ-uitbreidingscartridge te vervangen, kan het systeem zich flexibel aanpassen aan verschillende I/O-configuraties. Eén hardwareplatform in combinatie met verschillende cartridges kan voldoen aan de besturingsvereisten van meerdere desktop-robotmodellen, waardoor de productontwikkelings- en voorraadkosten aanzienlijk worden verlaagd.
Industriële betrouwbaarheid voor stabiele productielijnen:De werking bij een breed temperatuurbereik van -20 tot 60 °C, in combinatie met 3G-trillings- en 30G-schokcertificering, garandeert een stabiele werking op lange termijn in industriële omgevingen zoals 3C-elektronicaproductiewerkplaatsen en biedt een betrouwbare basis voor de grootschalige inzet van collaboratieve desktoprobots.
