Joraytech的运动解决方案是不断发展的协作机器人世界的理想选择

任何机器人的完美运动。 七人臂机器人表演“太极拳” Elmo的终极多轴和伺服解决方案被中国Siasun集成到第一台中国协作机器人的设计和开发中 Elmo的终极运动控制解决方案正在推动新设计的发展，并应对由中国领先的机器人公司Siasun开发的首个生产车间协作机器人同事的挑战。想象一下一个机器人，它以精确，准确，速度和力量完美地模仿了武术“太极拳”大师的动作。 考虑在现实世界的生产车间中，与机器人协作并遵守关键和强制性安全约束的重要意义。凭借Elmo独特而先进的伺服技术，中国机器人技术和自动化领域的领先公司之一刚刚完成了其首款自主研发的人机协作工厂自动化机器人的开发。Elmo提供了基于网络的超小型且功能强大的伺服驱动器，这些驱动器直接安装在机器人关节上。 事实证明，这是有利的，原因有很多，其中包括效率，坚固性，节省空间，布线最少，EMI低以及系统整体可靠性提高。在创纪录的时间内构建这种复杂的协作式7关节手臂机器人时，通过双伺服回路实现最大伺服性能以及运行高分辨率绝对编码器只是面临的一些挑战。Elmo在高端运动控制机器人领域的可靠记录有助于在开发过程中达到最高水平的多轴和伺服性能.

抽象

设计用于与人近距离协作的协作机器人正在工厂生产车间中变得司空见惯。这些机器人非常适合在人类机器人环境中执行精确，高速和高精度的任务。这些机器人通过使用摄像头，力传感器和其他感应元件来感应人类的存在并做出相应的反应，有时甚至会完全停止，以免造成人身伤害。这些机器人通常被设计用来处理高灵巧的小零件，并协助完成诸如组装消费电子产品之类的任务，而不是执行诸如提起重物，焊接或喷漆之类的繁重任务。典型的协作机器人结构相对较小且重量轻，但是仍具有提升相对较重的有效负载的能力，这些负载可以达到100 kg。

除了具有高性能灵活性之外，该机器人还必须具有检测零件是否正确组装和精确构造的能力，这在上一代重型工业机器人中是无法想象的。老式的工厂六关节传统机器人通常会以相当大的力量移动沉重的手臂，从而对任何接近的人造成严重伤害。

新一代机器人具有更多的关节或自由度。与传统的6自由度（6-DOF）机器人相比，该7关节（7-DOF）机器人允许手臂在多个方向上延伸特定部分，从而避免了与人的碰撞，并继续了其工作。另外，运动冗余对于在狭窄空间内操作多个机器人非常有用，因为可以轻松地管理障碍物。

这些机器人的附加功能是力感测，控制和限制。机器人感应并响应最小的外力，从而防止碰撞。在某些情况下，位于电动机齿轮箱后面的力传感器用于检测外力的任何快速增加，而在其他情况下，机器人会识别出所需的力量以将负载升高并将其从一个位置移动到另一个位置。当机器人识别出运动所需的扭矩增加（例如在碰撞中）时，机器人将停止。检测和避免碰撞的另一个功能是能够将控制模式从不灵活的全速模式（例如CSP –循环同步位置或CSV –循环同步速度）更改为扭矩模式（CST –循环同步扭矩）当检测到与物体或人的意外接触时。柔软，柔顺的CST模式允许人手轻松推开机器人。机器人可以在检测到接触时自动设防进入兼容模式，也可以解除武装以全速以非柔性模式运行。

另一个重要的模式是示教模式，在此模式中，操作员将机器人移至所需位置，而Elmo控制器则在操作模式下记录这些位置以供将来的轨迹使用。需要注意的是在教学过程中令人难以置信的灵敏度和分辨率精度。更令人惊奇的是功能的简单性和事实，大多数任务无需任何编程经验就可以完成。

Elmo解决方案–伺服驱动器

选择Elmo的超小而强大的Ethercat Gold伺服驱动器来完成这项艰巨的任务。驱动器直接安装在机器人关节上，是保持机器人小巧紧凑的理想选择。两个强大的超小型Gold SOLO GUITAR驱动器用于驱动两个基本关节电机，这些电机支持机器人的整个机械结构。能够以50安培的连续电流和高达100安培的高峰值电流驱动电动机的能力允许达到所需的高速，加速和减速运行速率。另外五个能够运行20安培连续电流和高达40安培峰值电流的微型SOLO WHISTLE微型驱动器用于操作另外五个机器人关节。系统中的每个驱动器均以最大速度运行，加速和减速速率，但还要求以极高的精度和精度在低速下运行。出色的1：2000动态电流范围和驱动器非常宽的带宽响应使使用同一驱动器的这种极性相反的操作成为可能。

对于此类复杂项目，唯一的选择是具有足够小的物理占地面积的驱动器，以使其可以直接安装在机器人关节上。将驱动器放置在紧靠伺服反馈的位置，从而使布线最少，对外部噪声的影响最小，EMI和RFI低，并且系统的可靠性总体上得到了显着提高。促进机器人关节内集成的另一个驱动特性是固有的坚固性和承受每个关节内高机械加速度和减速度的能力。

EASII（Elmo Application Studio）

Elmo高度先进但易于使用的配置工具EASII（“为您完成所有工作”的工具）有助于将网络中的每个驱动器调至最高水平，以优化伺服性能。系统识别和合适的控制器设计，使用高阶滤波器来克服机械结构中的缺陷，只是为使系统提升至最高伺服性能而实施的一些工具。

此外，还实现了使用简化和高级识别方法的多轴识别以及特殊的位置增益调度，以消除各个轴之间的交叉效应。此应用程序还使用了许多其他功能，所有这些功能均以尽可能高的带宽，最快的响应时间来操作系统，并同时以高裕度保持稳定性和平稳的机器人操作。

系统中的每个轴均采用双回路伺服控制架构，以提高齿轮箱后系统的定位精度。使用增量编码器和数字霍尔传感器关闭双回路控制，用于变速箱之前的内部速度控制回路，而使用19位高分辨率绝对反馈关闭外部位置控制只是多重交叉反馈连接选项之一所有Elmo Gold驱动器均提供标准配置。双回路结构将本地伺服操作提升到最高的优化性能。为了简化客户连接，系统中的每个基于引脚的驱动器均配有其集成的SOLO板。通过允许简单的EtherCAT，I / O和反馈连接，SOLO板允许客户进行简单的连接和集成。

终极多轴控制器Platinum Maestro

Elmo的高级多轴控制器Platinum Maestro（P-MAS）通过实时确定性串行EtherCAT网络进行控制，该系统具有16个轴，并在250us的周期时间完全同步（使用8个完全受控的轴可降低至100us的周期时间）。 Elmo具有使用P-MAS支持广泛的内置机器人运动学的成熟能力，并具有笛卡尔，SCARA，3链接，Delta等机制，可以轻松应对任何机器人挑战。

内置的运动支持系统可以在MCS（机器坐标系）或PCS（产品坐标系）中运行，并完全同步到工作台，传送带和其他外部设备。此外，P-MAS具有一个特殊的实时代码部分，供用户应用程序使用。这个特殊的代码部分使机器人开发人员可以编写自己的特定机器人运动学方程式，从而使P-MAS支持当今可用的任何高端，不受限制的机器人类型，用户可以在其中实现自己的特定运动学。

P-MAS基于最新的4核功能强大的处理器，在这类需要在250µSec的网络周期内实时计算机器人运动学和逆运动学的应用中至关重要。在用户输入实时部分中实现的运动方程式，计算系统中所有轴的目标位置/速度或转矩，并在每个EtherCAT循环上输出它们。以DS-402循环同步模式之一操作系统是Elmo的每个EtherCAT兼容伺服驱动器的内置标准操作。P-MAS与主机，PLC或HMI之间的标准化和专有通信协议种类繁多，可实现与第三方元件（如触摸面板，示教器，PLC，计算机等）的快速，简单通信。

主机通信功能（例如以太网，TCP / IP和UDP快速二进制协议（例如Modbus和以太网/ IP））允许与系统中几乎所有高级主机进行简单，快速而有效的通信。机器人操作分为两种主要模式; 第一种是操作教学模式，第二种是工作模式。在示教模式下，操作员将机器人物理移动到沿所需路径轨迹的关键位置点。

多轴控制器记录相关的位置点，以便在工作模式下重复整个轨迹运动。在此模式下，驱动器在循环同步转矩（CST）操作模式下运行。除了扭矩命令外，多轴控制器还输出其他补偿电流（扭矩），以克服阻力因素，例如重力和机器人动力学，同时保持平稳的拖动过程。这种复杂的机器人解决方案的一大亮点是非程序员的教学过程实现简单，其中大多数任务无需任何编程经验或技能即可完成。

第二种操作模式是工作模式，其中多轴控制器根据机器人的运动学模型（DH矩阵的逆运动学解）计算七个目标位置/速度，并在必要时根据动态补偿扭矩。型号被添加到总输出扭矩中。驱动程序在循环同步位置（CSP）或循环同步速度（CSV）的操作模式下运行，接收目标位置/速度命令和扭矩偏移命令。

解决方案亮点

无与伦比的伺服性能。

250 us循环时间，最多可完全协调和同步16轴

小型伺服驱动器，具有很高的额定功率，直接安装在机器人关节上

高动态电流范围可实现高速和高精度

双回路控制能力

与各种反馈设备（增量和绝对编码器）通信的能力

使用功能强大的多轴控制器进行同步和机器人运动实现

快速的EtherCAT实时串行确定性联网

优化的伺服性能-极宽的控制回路带宽，响应时间极快

强大的EASII使机器人配置和实施变得容易

最高效率，最高可靠性

坚固耐用，驱动器可以安装在任何地方。

低电磁干扰

概要

Elmo的智能，小型和简单伺服和运动解决方案可提高Siasun的最新技术–协作机器人的性能并增强其功能.

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