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工业机器人关键技术分析

上网日期: 2015年05月15日 ?? 作者: 程文智 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:工业机器人? 控制器? 技术分析?

工业机器人的种类比较多,其最主要的功能有焊接、搬运、摆放、切割和喷漆等等。按照应用场景的不同,机器人的设计要求也会不一样,比如有的需要高速手臂、有的需要慢速、有的需要扭力大、有的需要很高的精密度等等不一而足。

“近期Altera就利用单颗SoC芯片制作出了一个快速、摆放型工业机器人参考设计方案。”江允贵这样对本刊记者表示。该工业机器人的主站控制平台由基于Cyclone V SoC的开发板实现。可以应用在生产线上,包括螺丝的摆放,饮食业中食品(方便面,糖果等)的摆放。对摆放型工业机器人来说,速度和精确度是最重要的参考指标,因为只有这样才能提高生产效率。“为达到高速和高精确度的指标,我们在这个参考设计中采用了目前最受欢迎的EtherCAT工业以太网。EtherCAT属于以太网,但经过我们改良物理层后,可以达到更好的实时性。”江允贵表示。

为了证明这个工业机器人的性能,他通过视频展示了该摆放型工业机器人在下跳棋、巡边和画圆周等运动方式。他认为这三个运动方式可以很明显地看出机器人的效能。

基于Altera Cyclone V SoC的单芯片工业机器人系统架构《电子工程专辑》
基于Altera Cyclone V SoC的单芯片工业机器人系统架构

目前市场上还比较少见使用单芯片来实现工业机器人的主站控制。从图2中的系统架构图中可以看到,在主芯片的Cyclone V SoC中,双核Cortex A9 ARM有一个核用作运动控制,另一个核用来做EtherCAT主站。双核各自负责自己的功能,运动控制功能主要负责机器人3只手臂的协调工作,算法都放在ARM中。FPGA主要用来做Nios软核功能。通过FPGA中的MAC出去以后,连接了3个伺服驱动器。据江允贵透露,参考设计中的伺服驱动来自台达。每个伺服驱动里面都有一个FPGA用来做EtherCAT接口。目前伺服驱动里的算法还是通过DSP来实现的。

“当然,我们并不做机器人的开发,只是提供一个参考设计,证明单芯片也是可以实现机器人主站控制的。”江允贵这样表示,“我们可以把我们的经验分享给机器人制造商,帮助他们快速制造出产品来。”

不过他也坦承这种单芯片方案对欧美机器人厂商并没有太大的吸引力,他们更愿意使用X86平台。反而是亚太区的机器人厂商更愿意接受。因为单芯片方案不仅可以帮助降低成本,也可以让他们生产差异化的产品,以避免与欧美机器人厂商直接竞争。

本文下一页:除了要有好的主控平台,还需要非常好的伺服器


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