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    2022 華南展招展書
    工業機器人

    基于模塊化易于配置的原型平臺加速工業機器人的開發

      2022年03月03日  

      智能制造是基于新一代信息技術與先進制造技術深度融合,貫穿于設計、生產、管理、服務等各個環節,具有自感知、自決策、自執行、自適應、自學習等特征,旨在提高制造業質量、效益和核心競爭力的先進生產方式。近日,工業和信息化部、國家發展改革委等八部門聯合發布了《“十四五”機器人產業發展規劃》,提出到2025年,中國將成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地,機器人產業營業收入年均增長超過20%,制造業機器人密度實現翻番。

      隨著自動化本質的不斷發展,工廠里的機器人不再是孤立地工作,而是與人類協同工作,這類機器人通常被稱為協作機器人。與自動駕駛汽車一樣,這些機器人同樣需要依靠先進的傳感解決方案來進行三維感測周圍環境,以確保它們在執行重復且復雜任務時的高度安全。如何使得由眾多傳感器連接的機器人變得更智能、更安全,工業機器人快速原型制作平臺就顯得格外重要。亞德諾半導體(ADI)公司就在工業機器人快速原型制作平臺上,從運動控制、功能安全、高級檢測和系統級設計等領域去引領工業機器人技術革命。從電機驅動器和伺服系統到檢測和連接,ADI 提供了完整的系統、技術和解決方案產品以實現更智能、更靈活的機器人。

      協作機器人原型開發需要什么樣的評估平臺?第一,平臺需要可擴展,它必須是模塊化的,支持使用不同的可互換卡,能輕松連接不同的模塊或卡來測試和評估眾多功能,而不像典型的評估平臺僅附帶少數功能。第二,模塊需要提供高度的軟件靈活性,例如,機器人平臺可以采用開源資源,支持各種不同的操作系統。第三,該平臺必須提供一定程度的硬件靈活性,為不同的接口類型提供多種連接選項,并通過FPGA能力來應對各種應用。ADI提供的可配置運動和機器人平臺,有針對電機驅動、位置反饋、FPGA、工業以太網和電流檢測的連接選項。

    ADI可配置的運動和機器人平臺

      ADI這款可配置的運動和機器人平臺專為技術評估、原型制作或BOG開發而設計,它是一個獨立的開發平臺,帶有FPGA開發所需的全部標準器件,具有板載HyClone、FPGA SOM,可通過低引腳數FPGA夾層卡輕松擴展。該平臺可以由電源供電,并配備多種接口,可滿足所有連接需求,是各種終端市場中的電機控制和工業機器人應用的出色選擇。據悉,這款可配置的運動和機器人平臺還包含一個速度為 1Gb 的以太網 PHY、HDMI 發射器、SD 卡連接器、按鈕、LED、微型 USB 控制臺端口,以及適用于所有板載電壓的強大開關模式電源。

      在嚴苛的工業環境中,需要使用能在高環境溫度下運行的更高功率密度的電源管理解決方案,來支持尺寸更小巧的智能運動控制應用,例如ADI的低靜態電流、低壓差線性穩壓器ADP121,該穩壓器采用2.3 V至5.5 V電源供電,最大輸出電流為150 mA。在150 mA負載下壓差僅為135 mV,不僅可提高效率,而且能使器件在很寬的輸入電壓范圍內工作,滿載時靜態電流低至30μA。

      智能制造基于智能運動應用網絡,在資產和更高級別的控制和管理網絡之間共享數據,這有賴于像ADI的低功耗和低延遲PHY ADIN1300。 這種工業以太網PHY是為要求工作環境溫度高達105°C的工業應用而開發的,已根據EMC和可靠性標準進行廣泛測試,以在嚴苛的工業應用中運行。低延遲PHY支持更低的周期時間網絡,支持將更多設備連接到網絡,并滿足復雜、高性能確定性運動應用的時序要求。

      此外,在整個自動化系統中,溫度檢測無處不在。為了達到高性能溫度檢測和控制解決方案中所需的低噪聲和低漂移規格,設計人員必須考慮多種因素以及每種因素對整個系統的影響。ADI的AD7415是完整的溫度監控系統,包含一個帶隙溫度傳感器和一個10位ADC,用于監控溫度讀數,并將其數字化。該器件具有2.7 V電源電壓、低電源電流、串行接口和小尺寸封裝,使其非常適合于各種應用。

      人機接口(HMI)常用于通過人類可讀視覺表示方式顯示來自可編程邏輯控制器(PLC)的數據,采用外部高清多媒體接口(HDMI)端口的HMI裝置更小巧,更容易安裝到采用標準DIN電源軌的控制臺中,也可用于監控PLC。 ADI的ADV7511是一款225 MHz高清多媒體接口發送器,其數字視頻接口集成一個HDMI 1.4和DVI 1.0兼容發送器,支持所有高清電視格式(包括12位深色1080p)。ADV7511支持HDMI 1.4特有功能、HEAC (ARC)和3D視頻以及x.v.Color、高比特率音頻和可編程AVI InfoFrame。此外,ADV7511內置HDCP支持功能,可以安全傳輸HDCP 1.4協議規定的受保護內容。

      如今,制造商需要以更少的投入做更多的事情,將單項任務而不是整個工作實現自動化??菰?、骯臟和危險的任務現在可自動完成以增強人類工作能力。這會將員工從繁瑣重復的任務中解放出來,讓他們有時間去做更有技巧、更具認知價值的工作,同時減少受傷的風險。這種工作能力增強可較大限度地發揮員工潛力,提高工作滿意度,盡可能減少員工流失。傳統上,運動控制涉及使用低成本的微控制器。然而,當今苛刻的生產環境需要實時、低延遲和多功能的傳感和反饋選項。ADI公司的這款可重構運動和機器人平臺可以幫助用戶開發更好的高精度工業機器人設備,模塊化、易于配置的解決方案也為用戶提供了處理各種運動控制應用所需的靈活性。

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