Nízkoenergetický multi-LAN ovládač kazetového typu APQ AK5 pre stolové kolaboratívne roboty
Stolové kolaboratívne roboty rýchlo prenikajú do aplikácií, ako je presná montáž v 3C elektronike, automatizované výskumné laboratóriá, vzdelávanie a školenia a lekárska pomoc, a to vďaka svojej ľahkej konštrukcii, vysokej presnosti a bezpečnej spolupráci človeka s robotom. Na rozdiel od veľkých priemyselných robotov kladú stolové kolaboratívne roboty veľmi špecifické požiadavky na veľkosť ovládača, spotrebu energie, dostupnosť rozhrania a flexibilitu rozširovania. Ovládač musí byť dostatočne kompaktný, aby sa zmestil do tela robota s obmedzeným priestorom, a zároveň musí poskytovať bohaté komunikačné rozhrania – ako napríklad viacero portov LAN a sériových portov – na pripojenie periférií vrátane systémov videnia, snímačov sily a chápadiel. Musí tiež podporovať flexibilné rozširovanie I/O, ovládanie osvetlenia, zbernicu CAN a ďalšie prispôsobené funkcie pre rôzne aplikácie.
Po viacerých kolách výberu modelu a dôkladnom overovaní v teréne si zákazník vybral nízkopríkonový multi-LAN ovládač série kazetového typu APQ AK5 ako základnú riadiacu platformu pre svojho stolového kolaboratívneho robota novej generácie.
Výzva pre zákazníkov
Ultrakompaktné priestorové obmedzenia:Stolný kolaboratívny robot má obmedzený vnútorný objem a extrémne obmedzený inštalačný priestor, čo si vyžaduje ovládač s ultrakompaktným tvarom, ktorý sa zmestí do základne robota alebo krytu kĺbu.
Požiadavky na komunikáciu viacerých zariadení:Robot musí súčasne komunikovať so servopohonmi, koncovými efektormi, systémami videnia, senzormi sily a ďalšími zariadeniami. Riadiaca jednotka preto potrebuje viacero nezávislých ethernetových rozhraní a rozsiahle zdroje sériovej komunikácie.
Nízka spotreba energie a bezventilátorový dizajn:Stolné zariadenia majú obmedzenú kapacitu tepelného manažmentu, takže ovládač musí spotrebovať veľmi málo energie a používať pasívne chladenie bez ventilátora, aby sa eliminovali poruchy súvisiace s ventilátorom a vstrebávanie prachu.
Flexibilná možnosť rozšírenia:Rôzne modely stolových kolaboračných robotov majú rôzne požiadavky na I/O a komunikačný protokol. Riadiaca jednotka musí podporovať modulárne rozširovanie, aby bolo možné funkcie konfigurovať podľa potreby bez výmeny celého systému.
Prispôsobivosť priemyselnému prostrediu:Výrobné dielne bežne zahŕňajú teplotné výkyvy a vibrácie zariadení, čo vyžaduje, aby riadiaca jednotka poskytovala spoľahlivosť priemyselnej úrovne vrátane prevádzky v širokom rozsahu teplôt a odolnosti voči vibráciám/nárazom.
Riešenie APQ
Ultrakompaktné šasi pre jednoduchú integráciu do stolových zariadení:Séria AK5 meria iba 53 × 145 × 186,4 mm. Kombinuje celohliníkový chladič s horným a spodným krytom z pozinkovanej ocele a podporuje tri spôsoby montáže: montáž na stenu, montáž na DIN lištu a inštaláciu na stôl. Jeho ultrakompaktné šasi sa dá jednoducho integrovať do základne alebo ramena robota, čím sa uvoľní viac inštalačného priestoru pre ďalšie kľúčové komponenty, ako sú koncové efektory a senzory.
Štyri gigabitové ethernetové porty pre efektívnu komunikáciu s viacerými zariadeniami:Kolaboratívne roboty pre stolné počítače musia udržiavať komunikáciu v reálnom čase s viacerými zariadeniami vrátane priemyselných kamier, senzorov riadenia sily, koncových efektorov a hostiteľských počítačov. Séria AK5 integruje štyri gigabitové ethernetové ovládače Intel® i210-AT a poskytuje štyri nezávislé LAN porty RJ45. V skutočných nasadeniach umožňujú štyri LAN porty fyzickú izoláciu a oddelenie dát pre štyri kanály – komunikáciu medzi systémom videnia, získavanie údajov zo senzorov riadenia sily, riadenie koncového efektora a programovanie/ladenie hostiteľského počítača – čím sa eliminujú komunikačné oneskorenia alebo strata paketov spôsobená preťažením na jednej sieťovej ceste a zabezpečuje sa efektívna koordinácia medzi subsystémami.
Viacero možností procesorov pre flexibilné prispôsobenie výkonu:Séria AK5 ponúka tri možnosti procesorov: Intel N95, N97 a Core i3-N305. Obsahuje jeden slot DDR4 SO-DIMM s podporou až 32 GB pamäte a dokáže ľahko spracovať priemyselné aplikácie, ako je kontrola strojovým videním, riadenie zariadení a zber údajov. Tri konfigurácie procesorov pokrývajú výpočtové požiadavky od základného logického riadenia až po komplexné algoritmy videnia, čo zákazníkom umožňuje vybrať si vhodnú úroveň výkonu pre každú aplikáciu.
Modulárne rozšírenie v štýle kazety pre konfiguráciu I/O na požiadanie:Kľúčovou silnou stránkou série AK5 je možnosť rozšírenia. Podporuje rad expanzných kaziet APQ, ktoré je možné vybrať podľa požiadaviek aplikácie. Dostupné hlavné cartridgy zahŕňajú: 1E cartridge: 16 GPIO (8 opto-izolovaných vstupov + 8 opto-izolovaných výstupov) + 4-kanálové ovládanie osvetlenia; 6A cartridge: 16 GPIO (8 opto-izolovaných vstupov + 8 opto-izolovaných výstupov) + 4 porty RS422/RS485 + 2 porty CAN 2.0B; 6B cartridge: 16 GPIO (8 opto-izolovaných vstupov + 8 reléových výstupov) + 4 porty RS422/RS485 + 2 porty CAN 2.0B; 7A cartridge: 32 GPIO (16 opto-izolovaných vstupov + 16 opto-izolovaných výstupov) + 4 porty RS485 + 2 porty CAN 2.0B. Či už aplikácia vyžaduje viackanálové ovládanie osvetlenia, veľký počet I/O bodov na monitorovanie zariadení alebo komunikáciu cez zbernicu CAN, systém je možné flexibilne prispôsobiť jednoduchou výmenou cartridgu. Táto modulárna rozširujúca architektúra umožňuje sérii AK5 rýchlo sa prispôsobiť požiadavkám rôznych modelov stolových kolaboračných robotov bez nutnosti výmeny celého systému.
Bohaté rozhrania pre pripojenie viacerých zariadení:Predný panel ponúka dva porty USB 3.0 a dva porty USB 2.0 so vstavaným rozhraním USB 2.0 typu A pre jednoduchšie utesnenie a inštaláciu. Dva sériové porty RS232/485 zjednodušujú pripojenie k rôznym senzorom alebo priemyselným kontrolérom. Dva výstupy HDMI a VGA pre displej podporujú lokálne ladenie a vizualizáciu. Jeden slot pre kartu Nano SIM spolu s jedným slotom Mini PCIe umožňuje rozšírenie o moduly Wi-Fi, Bluetooth, 4G, CAN a ďalšie. Integrovaný slot M.2 Key-M podporuje úložisko SATA SSD.
Pasívne chladenie bez ventilátora pre náročné priemyselné prostredia:Séria AK5 využíva úplne bezventilátorový pasívny chladiaci dizajn a podporuje široký rozsah vstupného napätia 12–28 VDC (pri použití funkcie osvetlenia je potrebných 24 VDC). Podporuje prevádzkový teplotný rozsah -20 až 60 °C a skladovací teplotný rozsah -40 až 80 °C a prešla testovaním náhodných vibrácií 3G a nárazmi 30G, čo umožňuje stabilné nasadenie v priemyselnom prostredí s častými vibráciami.
Hodnotové úspechy:
Efektívna koordinácia medzi viacerými zariadeniami:Štyri nezávislé gigabitové ethernetové porty poskytujú fyzickú izoláciu a oddelenie dát pre riadenie servopohonov, snímanie obrazu, komunikáciu medzi hostiteľským počítačom a vzdialenú prevádzku a údržbu, čím eliminujú komunikačné oneskorenia spôsobené preťažením siete v architektúrach s jedným portom a zabezpečujú odozvu v reálnom čase pre presné pohyby robota.
Extrémne kompaktné nasadenie:Ultrakompaktný podvozok s rozmermi 53 × 145 × 186,4 mm sa dá jednoducho integrovať do základne robota alebo do krytu kĺbu, čím sa uvoľní viac inštalačného priestoru pre základné komponenty, ako sú servopohony a koncové efektory, a podporuje sa kompaktnejší dizajn tela robota.
Bezventilátorový dizajn pre dlhodobú spoľahlivosť:Celohliníkový chladič v kombinácii s pasívnym chladením bez ventilátora eliminuje riziká poruchy spojené s pohyblivými komponentmi náchylnými na opotrebovanie, ako sú ventilátory. Umožňuje dlhodobú stabilnú prevádzku za obmedzených tepelných podmienok stolových zariadení a výrazne znižuje frekvenciu údržby.
Rozšírenie v štýle kaziet umožňuje „jedna platforma, viacero aplikácií“:Výmenou rozširujúcej kazety APQ sa systém dokáže flexibilne prispôsobiť rôznym konfiguráciám I/O. Jedna hardvérová platforma v kombinácii s rôznymi kazetami dokáže pokryť požiadavky na riadenie viacerých modelov stolových kolaboračných robotov, čím sa výrazne znížia náklady na vývoj produktov a skladovanie.
Spoľahlivosť priemyselnej úrovne pre stabilné výrobné linky:Široký rozsah teplôt od -20 do 60 °C spolu s certifikáciou vibrácií 3G a nárazov 30G zaisťuje dlhodobú stabilnú prevádzku v priemyselných prostrediach, ako sú dielne na výrobu elektroniky 3C, a poskytuje spoľahlivý riadiaci základ pre rozsiahle nasadenie stolových kolaboračných robotov.
