推出驅(qū)控一體機(jī)!行業(yè)領(lǐng)先的阿童木機(jī)器人再次踏上新征程
前不久,2023中國工博會(huì)機(jī)器人展在上海順利舉辦,數(shù)百家海內(nèi)外知名機(jī)器人企業(yè)齊聚國際會(huì)展中心同臺(tái)競(jìng)技,展現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)。
同期,深耕并聯(lián)機(jī)器人賽道十余年的阿童木機(jī)器人亦在機(jī)器人展7.1號(hào)館C117展位,隆重召開“融合致簡 驅(qū)控歸一”阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)新品發(fā)布會(huì),正式宣布阿童木機(jī)器人開啟“新征程”。
▍融合致簡,驅(qū)控歸一
繼站穩(wěn)并聯(lián)領(lǐng)域、發(fā)布高速SCARA新品產(chǎn)品后,本次發(fā)布的全新驅(qū)控一體機(jī)新品是基于高速運(yùn)動(dòng)控制與伺服驅(qū)動(dòng)等多種技術(shù)應(yīng)用升級(jí)優(yōu)化而展開的“進(jìn)攻”。
新品旨在解決傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器與控制器在實(shí)際交付、應(yīng)用層面等諸多痛點(diǎn)難題,從硬件、軟件雙維度進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,帶來幾大優(yōu)勢(shì)特性:
體積縮小近6倍,空間部署無壓力
在工廠進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)線改造時(shí),由于機(jī)器人擺放位置和所在空間存在沖突,擺放控制柜時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)用戶空間不夠的情況,需要對(duì)控制柜進(jìn)行非標(biāo)定制和修改。
對(duì)此,阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)AtomBox在體積和重量上進(jìn)行了大幅縮減。
高終端IO、機(jī)器人控制及伺服控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)器模塊化的設(shè)計(jì)助力阿童木機(jī)器人更好實(shí)現(xiàn)了對(duì)驅(qū)控一體機(jī)體積大小的控制。
經(jīng)過調(diào)整,AtomBox整體尺寸控制在500×270×235mm,整機(jī)重量控制僅為16.8kg。相較標(biāo)準(zhǔn)大小控制柜,阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)AtomBox與普通微波爐大小相似,體積縮小近6倍,極大節(jié)省產(chǎn)線空間部署。
驅(qū)控一體機(jī)高效運(yùn)行時(shí)本就會(huì)產(chǎn)生高溫高熱問題,體積的大幅縮小更是令驅(qū)控一體機(jī)的散熱問題難上加難。研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過將多套關(guān)鍵技術(shù)方案進(jìn)行一一驗(yàn)證測(cè)試,根據(jù)反饋不斷進(jìn)行調(diào)整,最終選擇在伺服驅(qū)動(dòng)中的大功率驅(qū)動(dòng)等關(guān)鍵功率模塊采用散熱片+風(fēng)冷進(jìn)行雙重散熱的設(shè)計(jì)。
在主被動(dòng)雙重散熱工藝支撐下,阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)AtomBox最終實(shí)現(xiàn)在50℃恒溫下也能滿功率運(yùn)行,確保機(jī)器在使用過程中性能的穩(wěn)定發(fā)揮,同時(shí),為其應(yīng)用于更多復(fù)雜和多樣化的場(chǎng)景提供了保障。
伺服控制高集成,能耗降低高性能
用戶對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)線部署的需求,不僅僅是機(jī)器人本體,更重要的是利用機(jī)器人承接上下運(yùn)營、快捷高效完成工序單元的工作設(shè)置與人力替代。
為助力客戶更簡單、更快捷、更高效使用產(chǎn)品,AtomBox采用高度集成化設(shè)計(jì),將IO、控制模塊、功率模塊囊括在整機(jī)之內(nèi),以實(shí)現(xiàn)各組件之間的緊密協(xié)調(diào)和信息交流,降低系統(tǒng)復(fù)雜性和成本,方便用戶進(jìn)行開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)。
為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高效運(yùn)行,阿童木機(jī)器人同步從整體控制鏈架構(gòu)方面進(jìn)行了調(diào)整。通過內(nèi)置FPGA和ARM Cortex-A9內(nèi)核處理器,利用ARM的高性能和FPGA的并行處理能力,AtomBox將機(jī)器人控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器有機(jī)整合于一體。高性能ARM助力整機(jī)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的任務(wù)處理以及運(yùn)動(dòng)控制,F(xiàn)PGA的并行處理能力幫助驅(qū)控一體機(jī)獲得伺服控制高帶寬輸出。
相對(duì)于控制器和單體伺服協(xié)作的方式,控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器結(jié)合的設(shè)計(jì)也為產(chǎn)品安全方面帶來更好提升。傳統(tǒng)單體伺服的報(bào)警信息需透過總線傳達(dá)至機(jī)器人控制器,報(bào)警速率取決于機(jī)器人控制器的計(jì)算周期。ARM + FPGA架構(gòu)的采用,將機(jī)器人所有軸的控制統(tǒng)一到FPGA,當(dāng)單體機(jī)械軸報(bào)錯(cuò)時(shí),機(jī)器人所有機(jī)械軸都會(huì)在納秒級(jí)別去響應(yīng),實(shí)現(xiàn)在微秒之內(nèi)緊急制停。
除卻響應(yīng)速度上的提升,驅(qū)控一體也帶來了整體能耗上的優(yōu)化。通過共直流母線技術(shù)AtomBox實(shí)現(xiàn)了對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的高精度控制和對(duì)系統(tǒng)制動(dòng)過程中能源的合理利用和回收。相比使用單體伺服時(shí)制動(dòng)軸產(chǎn)生的回饋電能通過制動(dòng)電阻以熱能形式消耗掉的情況,共直流母線技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)將制動(dòng)軸產(chǎn)生的回饋電能供給非制動(dòng)軸,極大提升了電能的利用率。較之傳統(tǒng)單體伺服,AtomBox可降低約40%能耗。
基于以上各類優(yōu)良配置與精心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),AtomBox在性能參數(shù)指標(biāo)方面也表現(xiàn)非凡。在帶載能力方面,AtomBox整機(jī)帶載能力可達(dá)6.4kw,單軸過載能力可以提供三倍額定電流,額定最大輸入電流支持30A。在單軸的額定輸出電流上,1、2、3軸可以做到10A電流,4軸可以做到6.7A電流。在此指標(biāo)下,AtomBox已可實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)并聯(lián)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人的帶載支撐。
功能/操作多優(yōu)化,使用門檻大降低
在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品良好性能的基礎(chǔ)上,AtomBox在功能和操作方面進(jìn)行了優(yōu)化與改良,力爭降低用戶使用門檻。
在控制方式方面,AtomBox作為驅(qū)控一體的主終端,可提供四種模式。除卻常規(guī)的示教器、IO設(shè)備以及觸摸屏ModbusTCP等多種主動(dòng)控制模式之外,AtomBox也支持在電腦或手機(jī)登移動(dòng)端進(jìn)行控制。
在狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面,阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)AtomBox通過集成常規(guī)的數(shù)字量IO以及事故報(bào)警以及機(jī)器人報(bào)警的警示和數(shù)碼模塊,使用指示燈變化替代了傳統(tǒng)使用示教器進(jìn)行觀察的方式。用戶僅需通過查看指示燈變化,便可對(duì)機(jī)器人的工作狀態(tài)、IO狀態(tài)進(jìn)行快速監(jiān)測(cè)和觀察。
在部署設(shè)置方面,基于阿童木機(jī)器人此前近十年軟件開發(fā)成果移植,AtomBox在基本保持與原有交互方式一致的同時(shí),加入了中文注釋、到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、系統(tǒng)自創(chuàng)建變量等多個(gè)功能,來簡化部署操作、降低用戶使用門檻。中文程序變量注釋的實(shí)現(xiàn)方便了用戶閱讀;到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的增加避免了用戶確定點(diǎn)位的繁瑣;系統(tǒng)自動(dòng)新建變量功能則將運(yùn)動(dòng)邏輯編寫交由系統(tǒng)輔助完成,大大降低了用戶具體操作的難度。
在安全防護(hù)方面,針對(duì)在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的IO輸出短路導(dǎo)致模塊損壞的情況,阿童木機(jī)器人為AtomBox增加了IO安全防護(hù)功能,可在IO接線錯(cuò)誤導(dǎo)致短路情況下自動(dòng)啟動(dòng)輸出保護(hù)。面向大功率使用情況,阿童木機(jī)器人也配置了外接制動(dòng)電阻接口,來快速擴(kuò)展制動(dòng)電阻滿足協(xié)防需求。
產(chǎn)品通用普適配,接口覆蓋全場(chǎng)景
對(duì)于產(chǎn)品擴(kuò)展性的增強(qiáng),阿童木機(jī)器人也做了很多工作。
在產(chǎn)品適配方面,阿童木機(jī)器人基于對(duì)此前x86平臺(tái)控制系統(tǒng)的深度ARM平臺(tái)移植,實(shí)現(xiàn)了AtomBox與原有的AtomMotion控制器所支持所有機(jī)器人模型的完全兼容,共計(jì)可支持阿童木機(jī)器人SCARA以及并聯(lián)全系列產(chǎn)品,并適配并聯(lián)2軸、并聯(lián)3軸承、并聯(lián)3+1軸、水平多關(guān)節(jié)4軸。
在輸入輸出方面,AtomBox可提供最多4個(gè)伺服電機(jī)、16路數(shù)字量輸入/輸出、2路模擬量輸入/輸出、4路系統(tǒng)數(shù)字量輸入、8路系統(tǒng)數(shù)字量輸出,以及2路擴(kuò)展追蹤編碼器、2路模擬兩輸入/輸出,足以覆蓋在常規(guī)用戶應(yīng)用中的所有場(chǎng)景。
▍向外延伸,進(jìn)而有為
據(jù)睿工業(yè)MIR Databank(工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域權(quán)威數(shù)據(jù)調(diào)研分析機(jī)構(gòu))披露: 2022年,工業(yè)機(jī)器人行業(yè)-并聯(lián)機(jī)器人細(xì)分市場(chǎng),阿童木機(jī)器人市占率提升至20.9%,較2021年同期增長5.7個(gè)百分點(diǎn),連續(xù)4年位居自主品牌第一名,首次完成對(duì)于外資品牌的徹底趕超,成為全品牌NO.1。
在國內(nèi)并聯(lián)機(jī)器人行業(yè)已成為頭部企業(yè)的阿童木機(jī)器人此次為何選擇進(jìn)行延伸產(chǎn)品品類推出新品驅(qū)控一體機(jī)AtomBox這一動(dòng)作背后又有何深意?
對(duì)此,阿童木機(jī)器人CTO李艷華和阿童木機(jī)器人 CMO 施鳳財(cái)在接受媒體采訪時(shí)分別從技術(shù)發(fā)展角度和企業(yè)發(fā)展角度作了簡單介紹。
阿童木機(jī)器人CTO李艷華表示:“早前,由于機(jī)器人的控制器和伺服多采用“各自為戰(zhàn)”的設(shè)計(jì),缺乏統(tǒng)一的控制和協(xié)調(diào)策略,因此控制器和伺服之間存在協(xié)調(diào)有問題影響機(jī)器人的整體運(yùn)動(dòng)性能;接口/協(xié)議多樣,各個(gè)組件之間協(xié)同需進(jìn)行大量調(diào)試和測(cè)試,影響開發(fā)效率;信息交流不暢,無法準(zhǔn)確及時(shí)地獲取伺服的運(yùn)行狀態(tài)和反饋信息;硬件和軟件平臺(tái)不同維護(hù)和擴(kuò)展困難等問題。
采用集成化設(shè)計(jì)方案,將機(jī)器人控制器和伺服集在一個(gè)同一系統(tǒng)中的驅(qū)控一體化技術(shù)既是提高機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)性能的重要手段,亦是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的潮流和趨勢(shì)。
阿童木機(jī)器人選擇步入核心控制和驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域一方面源于產(chǎn)品性能提升的外部因素驅(qū)控,另一方面與阿童木機(jī)器人在控制系統(tǒng)領(lǐng)域研究多年,具有深厚技術(shù)累積密切相關(guān)。”
阿童木機(jī)器人 CMO 施鳳財(cái)表示:“在某種程度上,機(jī)器人產(chǎn)品的進(jìn)化與電腦的發(fā)展路徑具有高度相似。從最初體積巨大的電腦到后來的臺(tái)式機(jī),再到后來的筆記本,電腦逐漸變成現(xiàn)在高集成、小體積的模樣。機(jī)器人也正在經(jīng)歷同樣的變化。從用戶端角度來講,在同樣性能同樣價(jià)值情況下,產(chǎn)品越小越有利于產(chǎn)線布局,把控制器和伺服驅(qū)動(dòng)整合為一起,既是出于市場(chǎng)用戶需求角度考量,亦是為產(chǎn)品進(jìn)化發(fā)展方向作準(zhǔn)備。
而從企業(yè)發(fā)展角度來看,此前,阿童木機(jī)器人控制器和伺服驅(qū)動(dòng)依賴外購,在一定程度對(duì)產(chǎn)品制造成本的控制、產(chǎn)品批量生產(chǎn)的進(jìn)度都會(huì)產(chǎn)生影響。推出自研驅(qū)控一體機(jī)AtomBox,不僅有利于阿童木機(jī)器人自主價(jià)值的提升,也會(huì)在產(chǎn)品綜合成本的下降、產(chǎn)品交付能力的提升、產(chǎn)品供應(yīng)鏈掌控能力的增強(qiáng)方面提供重要推力。
預(yù)計(jì)將在今年年底之前,AtomBox將實(shí)現(xiàn)自有品牌百分之九十以上的覆蓋,在2024年年底之前,AtomBox將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品上市。
本次AtomBox的發(fā)布既是阿童木機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的拓寬,亦是阿童木機(jī)器人產(chǎn)品線的擴(kuò)展。未來,驅(qū)控一體機(jī)將不僅僅作為重要核心零部件適配自家機(jī)器人本體產(chǎn)品,也將進(jìn)行獨(dú)立外銷為更多工業(yè)伙伴賦能。”
▍踏上征程,再啟新篇
從大學(xué)生創(chuàng)業(yè),到熬過初創(chuàng)期迎來投資人,再到技術(shù)領(lǐng)先、市場(chǎng)階段性領(lǐng)先,阿童木機(jī)器人逐漸長成為國產(chǎn)機(jī)器人領(lǐng)軍企業(yè)。
過去十年,阿童木機(jī)器人堅(jiān)持深耕自主、正向研發(fā),橫向擴(kuò)充機(jī)器人品類,推出61款高度并聯(lián)機(jī)器人,7款高速SCARA機(jī)器人,成功成為高速機(jī)器人專家。
未來五年,阿童木機(jī)器人將邁向二次創(chuàng)業(yè)新征程,在縱向上持續(xù)拓寬產(chǎn)品,完善與上下游產(chǎn)業(yè)鏈的整合,進(jìn)一步提高成本優(yōu)勢(shì)與質(zhì)量優(yōu)勢(shì),提升產(chǎn)品性能與交互能力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)由產(chǎn)品領(lǐng)先向產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效率等綜合競(jìng)爭力領(lǐng)先。
本次AtomBox的發(fā)布只是開始,未來,阿童木機(jī)器人將持續(xù)堅(jiān)持以自主研發(fā)為核心,把更多資金投入到研發(fā)上去以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)的迭代更新和突破攻關(guān)。以賽道內(nèi)知名代表企業(yè)旗下產(chǎn)品為目標(biāo),阿童木機(jī)器人將對(duì)標(biāo)產(chǎn)品性能開發(fā)新品,并在驅(qū)控一體系統(tǒng)的硬件測(cè)試化之后圍繞軟件層面繼續(xù)開發(fā),探索機(jī)器人性能上限提高的方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)同類產(chǎn)品追趕和超越。”
對(duì)于企業(yè)的未來發(fā)展,阿童木機(jī)器人 CMO 施鳳財(cái)在采訪中透露:“阿童木機(jī)器人正在逐步推進(jìn)成立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、視覺軟件系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人本體設(shè)計(jì)四大研發(fā)部門進(jìn)行正向突破研發(fā),成立并聯(lián)機(jī)器人、SCARA、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械三大事業(yè)部門進(jìn)行市場(chǎng)細(xì)化推廣。爭取在3-5年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)在新興市場(chǎng)占據(jù)第一。”
▍結(jié)語
自2013年到2023年,在智能制造領(lǐng)域,阿童木機(jī)器人成長的十年亦是中國機(jī)器人行業(yè)成長的縮影。從企業(yè)崛起、企業(yè)替代到企業(yè)嶄露頭角成為行業(yè)領(lǐng)軍者,過去十年,阿童木機(jī)器人的成長變化直觀呈現(xiàn)著中國機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展前進(jìn)。
望向未來,期待有越來越多如阿童木機(jī)器人一般的企業(yè)能致力技術(shù)研發(fā)、致力產(chǎn)品,為中國智能制造和數(shù)字化制造事業(yè)做出貢獻(xiàn)。