APQ AK5 Lågströms Multi-LAN-kassettstyrenhet för stationära kollaborativa robotar
Skrivbordsbaserade kollaborativa robotar penetrerar snabbt tillämpningar som precisionsmontering inom 3C-elektronik, automatiserade forskningslaboratorier, utbildning och medicinsk assistans, tack vare sin lätta design, höga precision och säkra samarbete mellan människa och robot. Till skillnad från stora industrirobotar ställer skrivbordsbaserade kollaborativa robotar mycket specifika krav på styrenhetens storlek, strömförbrukning, gränssnittstillgänglighet och expansionsflexibilitet. Styrenheten måste vara tillräckligt kompakt för att passa inuti en utrymmesbegränsad robotkropp samtidigt som den erbjuder omfattande kommunikationsgränssnitt – såsom flera LAN- och serieportar – för att ansluta kringutrustning inklusive visionssystem, kraftsensorer och gripdon. Den måste också stödja flexibel expansion av I/O, ljusstyrning, CAN-buss och andra anpassade funktioner för olika tillämpningar.
Efter flera omgångar av modellval och rigorös fältvalidering valde kunden APQ AK5 Low-Power Multi-LAN Cartridge-Style Controller Series som den centrala styrplattformen för sin nästa generations kollaborativa robot för stationär användning.
Kundutmaning
Ultrakompakta utrymmesbegränsningar:Den kollaborativa roboten på skrivbordet har begränsad intern volym och extremt begränsat installationsutrymme, vilket kräver en styrenhet med ett ultrakompakt formfaktor som kan passa in i robotbasen eller ledhuset.
Krav för kommunikation mellan flera enheter:Roboten måste kommunicera samtidigt med servodrivare, ändeffektorer, visionssystem, kraftsensorer och andra enheter. Styrenheten behöver därför flera oberoende Ethernet-gränssnitt och rikliga seriella kommunikationsresurser.
Låg strömförbrukning och fläktlös design:Stationär utrustning har begränsad kapacitet för värmehantering, så styrenheten måste förbruka mycket lite ström och använda fläktlös passiv kylning för att eliminera fläktrelaterade fel och dammintag.
Flexibel expansionskapacitet:Olika modeller av kollaborativa stationära robotar har varierande krav på I/O och kommunikationsprotokoll. Styrenheten måste stödja modulär expansion så att funktioner kan konfigureras efter behov utan att hela systemet behöver bytas ut.
Anpassningsförmåga inom industriell miljö:Tillverkningsverkstäder involverar ofta temperaturfluktuationer och vibrationer i utrustningen, vilket kräver att styrenheten har industriell tillförlitlighet, inklusive drift vid breda temperaturer och vibrations-/stöttålighet.
APQ-lösning
Ultrakompakt chassi för enkel integration i stationär datorutrustning:AK5-serien mäter endast 53 × 145 × 186,4 mm. Den kombinerar en kylfläns helt i aluminium med topp- och bottenkåpor i galvaniserat stål och stöder tre monteringsmetoder: väggmontering, DIN-skenemontering och skrivbordsinstallation. Dess ultrakompakta chassi kan enkelt integreras i robotbasen eller armen, vilket frigör mer installationsutrymme för andra kärnkomponenter som ändeffektorer och sensorer.
Fyra Gigabit Ethernet-portar för effektiv kommunikation mellan flera enheter:Samarbetande robotar för stationära datorer behöver upprätthålla realtidskommunikation med flera enheter, inklusive industrikameror, kraftkontrollsensorer, effektorer och värddatorer. AK5-serien integrerar fyra Intel® i210-AT Gigabit Ethernet-styrenheter och tillhandahåller fyra oberoende RJ45 LAN-portar. I faktiska driftsättningar möjliggör de fyra LAN-portarna fysisk isolering och dataseparation för fyra kanaler – kommunikation mellan visionssystem, insamling av kraftkontrollsensorer, effektorkontroll och programmering/felsökning mellan värddatorer – vilket eliminerar kommunikationsfördröjningar eller paketförluster orsakade av överbelastning på en enda nätverksväg och säkerställer effektiv samordning mellan delsystem.
Flera processoralternativ för flexibel prestandamatchning:AK5-serien erbjuder tre processoralternativ: Intel N95, N97 och Core i3-N305. Den inkluderar en DDR4 SO-DIMM-plats med stöd för upp till 32 GB minne och kan enkelt hantera industriella applikationer som maskininspektion, utrustningskontroll och datainsamling. De tre processorkonfigurationerna täcker datorkrav som sträcker sig från grundläggande logikkontroll till komplexa visionalgoritmer, vilket gör det möjligt för kunder att välja lämplig prestandanivå för varje applikation.
Modulär expansion i kassettformat för I/O-konfiguration på begäran:Expansionskapaciteten är en viktig styrka hos AK5-serien. Den stöder en rad APQ-expansionspatroner som kan väljas utifrån applikationens krav. Tillgängliga huvudpatroner inkluderar: 1E-patron: 16 GPIO:er (8 optoisolerade ingångar + 8 optoisolerade utgångar) + 4-kanalig belysningsstyrning; 6A-patron: 16 GPIO:er (8 optoisolerade ingångar + 8 optoisolerade utgångar) + 4 RS422/RS485-portar + 2 CAN 2.0B-portar; 6B-patron: 16 GPIO:er (8 optoisolerade ingångar + 8 reläutgångar) + 4 RS422/RS485-portar + 2 CAN 2.0B-portar; 7A-patron: 32 GPIO:er (16 optoisolerade ingångar + 16 optoisolerade utgångar) + 4 RS485-portar + 2 CAN 2.0B-portar. Oavsett om applikationen kräver flerkanalig belysningsstyrning, ett stort antal I/O-punkter för övervakning av utrustning eller CAN-busskommunikation, kan systemet flexibelt anpassas genom att helt enkelt byta ut patronen. Denna modulära expansionsarkitektur gör att AK5-serien snabbt kan anpassas till anpassade krav för olika modeller av kollaborativa robotar för stationära datorer utan att behöva byta ut hela systemet.
Rika gränssnitt för anslutning mellan flera enheter:Frontpanelen har två USB 3.0-portar och två USB 2.0-portar, med ett inbyggt USB 2.0 Type-A-gränssnitt för enklare tätning och installation. Två RS232/485 serieportar förenklar anslutning till olika sensorer eller industriella styrenheter. Dubbla HDMI- och VGA-skärmutgångar stöder lokal felsökning och visualisering. En Nano SIM-kortplats, tillsammans med en Mini PCIe-kortplats, möjliggör expansion för Wi-Fi, Bluetooth, 4G, CAN och andra moduler. En integrerad M.2 Key-M-kortplats stöder SATA SSD-lagring.
Fläktlös passiv kylning för krävande industriella miljöer:AK5-serien använder en helt fläktlös passiv kyldesign och stöder ett brett ingångsområde på 12–28 VDC (24 VDC krävs när belysningsfunktionen används). Den stöder ett driftstemperaturområde på -20 till 60 °C och ett lagringstemperaturområde på -40 till 80 °C, och har klarat 3G slumpmässiga vibrations- och 30G-stöttester, vilket möjliggör stabil driftsättning i industriella miljöer med frekventa vibrationer.
Värdefulla prestationer:
Effektiv samordning mellan flera enheter:Fyra oberoende Gigabit Ethernet-portar ger fysisk isolering och dataseparation för servostyrning, bildinsamling, kommunikation mellan värd och dator samt fjärrdrift och underhåll, vilket eliminerar kommunikationsfördröjningar orsakade av nätverksöverbelastning i arkitekturer med en enda port och säkerställer realtidsrespons för precisionsrobotrörelser.
Extremt kompakt driftsättning:Det ultrakompakta chassit på 53 × 145 × 186,4 mm kan enkelt integreras i robotbasen eller ledhuset, vilket frigör mer installationsutrymme för kärnkomponenter som servodrivningar och ändeffektorer och stöder en mer kompakt robotkroppsdesign.
Fläktlös design för långsiktig tillförlitlighet:Kylflänsen i helt aluminium i kombination med fläktlös passiv kylning eliminerar risker för fel som är förknippade med slitagebenägna rörliga komponenter som fläktar. Det möjliggör långsiktig stabil drift under de begränsade termiska förhållandena hos stationär utrustning och minskar underhållsfrekvensen avsevärt.
Patronliknande expansion möjliggör "en plattform, flera applikationer":Genom att byta ut APQ-expansionspatronen kan systemet flexibelt anpassas till olika I/O-konfigurationer. En enda hårdvaruplattform i kombination med olika patroner kan täcka kontrollkraven för flera stationära kollaborativa robotmodeller, vilket avsevärt minskar produktutvecklings- och lagerkostnader.
Industriklassad tillförlitlighet för stabila produktionslinjer:Brett temperaturområde från -20 till 60 °C, tillsammans med 3G-vibrations- och 30G-stötcertifiering, säkerställer långsiktig stabil drift i industriella miljöer som 3C:s elektronikverkstäder och ger en tillförlitlig styrgrund för storskalig driftsättning av stationära kollaborativa robotar.
