Solução

Controlador APQ AK5 de baixo consumo de energia com múltiplas portas LAN, em formato de cartucho, para robôs colaborativos de mesa.

Controlador APQ AK5 de baixo consumo de energia com múltiplas portas LAN, em formato de cartucho, para robôs colaborativos de mesa.

Controlador APQ AK5 de baixo consumo de energia com múltiplas portas LAN, em formato de cartucho, para robôs colaborativos de mesa.

Robôs colaborativos de mesa estão se disseminando rapidamente em aplicações como montagem de precisão em eletrônica 3C, laboratórios de pesquisa automatizados, educação e treinamento, e assistência médica, graças ao seu design leve, alta precisão e colaboração segura entre humanos e robôs. Ao contrário de grandes robôs industriais, os robôs colaborativos de mesa impõem requisitos bastante específicos em relação ao tamanho do controlador, consumo de energia, disponibilidade de interfaces e flexibilidade de expansão. O controlador deve ser compacto o suficiente para caber dentro do corpo do robô, que possui espaço limitado, e ao mesmo tempo fornecer interfaces de comunicação robustas — como múltiplas portas LAN e seriais — para conectar periféricos, incluindo sistemas de visão, sensores de força e garras. Ele também deve suportar expansão flexível de E/S, controle de iluminação, barramento CAN e outras funções personalizadas para diferentes aplicações.

Após várias rodadas de seleção de modelos e validação rigorosa em campo, o cliente selecionou a série de controladores de cartucho multi-LAN de baixo consumo APQ AK5 como a plataforma de controle principal para seu robô colaborativo de mesa de última geração.

Desafio do Cliente

  • Restrições de espaço ultracompactas:O robô colaborativo de mesa tem volume interno limitado e espaço de instalação extremamente restrito, exigindo um controlador com um formato ultracompacto que possa ser acomodado na base do robô ou na caixa de juntas.
  • Requisitos de comunicação entre múltiplos dispositivos:O robô precisa se comunicar simultaneamente com servomotores, atuadores finais, sistemas de visão, sensores de força e outros dispositivos. Portanto, o controlador necessita de múltiplas interfaces Ethernet independentes e amplos recursos de comunicação serial.
  • Baixo consumo de energia e design sem ventoinhas:Os equipamentos de mesa têm capacidade limitada de gerenciamento térmico, portanto, o controlador deve consumir muito pouca energia e usar resfriamento passivo sem ventoinha para eliminar falhas relacionadas à ventoinha e a entrada de poeira.
  • Capacidade de expansão flexível:Diferentes modelos de robôs colaborativos de mesa apresentam requisitos variados de E/S e protocolos de comunicação. O controlador deve suportar expansão modular para que as funções possam ser configuradas conforme necessário, sem a necessidade de substituir todo o sistema.
  • Adaptabilidade ao ambiente industrial:Em oficinas de produção, é comum haver flutuações de temperatura e vibração dos equipamentos, exigindo que o controlador ofereça confiabilidade de nível industrial, incluindo operação em ampla faixa de temperatura e resistência a vibrações e choques.
摄图网_603040004_工业机器人焊接作业火花四溅(企业商用)

Solução APQ

AK5特点(3)
  • Chassi ultracompacto para fácil integração em equipamentos de mesa.:A série AK5 mede apenas 53 × 145 × 186,4 mm. Ela combina um dissipador de calor totalmente em alumínio com tampas superior e inferior em aço galvanizado e suporta três métodos de montagem: montagem na parede, montagem em trilho DIN e instalação em mesa. Seu chassi ultracompacto pode ser facilmente integrado à base ou ao braço do robô, liberando mais espaço para a instalação de outros componentes essenciais, como atuadores finais e sensores.
  • Quatro portas Gigabit Ethernet para comunicação eficiente entre múltiplos dispositivos.:Robôs colaborativos de mesa precisam manter comunicação em tempo real com múltiplos dispositivos, incluindo câmeras industriais, sensores de controle de força, atuadores finais e computadores host. A série AK5 integra quatro controladores Intel® i210-AT Gigabit Ethernet e fornece quatro portas LAN RJ45 independentes. Em aplicações reais, as quatro portas LAN permitem o isolamento físico e a separação de dados para quatro canais — comunicação com o sistema de visão, aquisição de dados do sensor de controle de força, controle do atuador final e programação/depuração do computador host — eliminando atrasos de comunicação ou perda de pacotes causados ​​por congestionamento em um único caminho de rede e garantindo a coordenação eficiente entre os subsistemas.
  • Múltiplas opções de processador para uma adequação de desempenho flexível.:A série AK5 oferece três opções de processador: Intel N95, N97 e Core i3-N305. Inclui um slot SO-DIMM DDR4 que suporta até 32 GB de memória e pode lidar facilmente com aplicações industriais como inspeção por visão computacional, controle de equipamentos e aquisição de dados. As três configurações de processador abrangem requisitos de computação que vão desde o controle lógico básico até algoritmos de visão complexos, permitindo que os clientes selecionem o nível de desempenho apropriado para cada aplicação.
  • Expansão modular em formato de cartucho para configuração de E/S sob demanda:A capacidade de expansão é um dos principais pontos fortes da série AK5. Ela suporta uma variedade de cartuchos de expansão APQ que podem ser selecionados de acordo com os requisitos da aplicação. Os cartuchos principais disponíveis incluem: Cartucho 1E: 16 GPIOs (8 entradas opto-isoladas + 8 saídas opto-isoladas) + controle de iluminação de 4 canais; Cartucho 6A: 16 GPIOs (8 entradas opto-isoladas + 8 saídas opto-isoladas) + 4 portas RS422/RS485 + 2 portas CAN 2.0B; Cartucho 6B: 16 GPIOs (8 entradas opto-isoladas + 8 saídas de relé) + 4 portas RS422/RS485 + 2 portas CAN 2.0B; Cartucho 7A: 32 GPIOs (16 entradas opto-isoladas + 16 saídas opto-isoladas) + 4 portas RS485 + 2 portas CAN 2.0B. Seja qual for a necessidade da aplicação — controle de iluminação multicanal, um grande número de pontos de E/S para monitoramento de equipamentos ou comunicação via barramento CAN —, o sistema pode ser adaptado de forma flexível simplesmente substituindo o cartucho. Essa arquitetura de expansão modular permite que a série AK5 se adapte rapidamente a requisitos personalizados em diferentes modelos de robôs colaborativos de mesa, sem a necessidade de substituir todo o sistema.
  • Interfaces avançadas para conectividade com múltiplos dispositivos:O painel frontal oferece duas portas USB 3.0 e duas portas USB 2.0, com uma interface USB 2.0 Tipo A integrada para facilitar a vedação e a instalação. Duas portas seriais RS232/485 simplificam a conexão a diversos sensores ou controladores industriais. As saídas de vídeo HDMI e VGA duplas permitem a depuração e visualização locais. Um slot para Nano SIM, juntamente com um slot Mini PCIe, possibilita a expansão para módulos Wi-Fi, Bluetooth, 4G, CAN e outros. Um slot M.2 Key-M integrado suporta armazenamento de estado sólido SATA.
  • Resfriamento passivo sem ventoinha para ambientes industriais exigentes.:A série AK5 utiliza um design de resfriamento passivo totalmente sem ventoinha e suporta uma ampla faixa de entrada de 12 a 28 VCC (24 VCC são necessários quando a função de iluminação é utilizada). Ela suporta uma faixa de temperatura operacional de -20 a 60 °C e uma faixa de temperatura de armazenamento de -40 a 80 °C, e passou por testes de vibração aleatória de 3G e choque de 30G, permitindo uma implantação estável em ambientes industriais com vibração frequente.

Valorização das Conquistas:

  • Coordenação eficiente entre vários dispositivos:Quatro portas Gigabit Ethernet independentes proporcionam isolamento físico e separação de dados para controle de servo, aquisição de visão, comunicação com o computador host e operação e manutenção remotas, eliminando atrasos de comunicação causados ​​por congestionamento de rede em arquiteturas de porta única e garantindo resposta em tempo real para movimentos de precisão do robô.
  • Implantação extremamente compacta:O chassi ultracompacto de 53 × 145 × 186,4 mm pode ser facilmente integrado à base do robô ou à caixa de juntas, liberando mais espaço para a instalação de componentes essenciais, como servomotores e atuadores finais, e permitindo um design mais compacto para o corpo do robô.
  • Design sem ventoinha para maior confiabilidade a longo prazo:O dissipador de calor totalmente em alumínio, combinado com o resfriamento passivo sem ventoinha, elimina os riscos de falhas associados a componentes móveis sujeitos a desgaste, como ventoinhas. Isso permite uma operação estável a longo prazo sob as condições térmicas limitadas de equipamentos de mesa e reduz significativamente a frequência de manutenção.
  • A expansão em formato de cartucho permite "uma plataforma, múltiplas aplicações":Ao substituir o cartucho de expansão APQ, o sistema pode se adaptar de forma flexível a diferentes configurações de E/S. Uma única plataforma de hardware, combinada com diferentes cartuchos, pode atender aos requisitos de controle de múltiplos modelos de robôs colaborativos de mesa, reduzindo significativamente os custos de desenvolvimento e estoque de produtos.
  • Confiabilidade de nível industrial para linhas de produção estáveis:A operação em ampla faixa de temperatura, de -20 a 60 °C, juntamente com a certificação de vibração 3G e choque 30G, garante uma operação estável a longo prazo em ambientes industriais, como oficinas de fabricação de eletrônicos 3C, e fornece uma base de controle confiável para a implantação em larga escala de robôs colaborativos de mesa.
AK5结构图(1)