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工业机器人伺服系统有什么优点?

时间:2021-01-28    作者:星辰智能

  工业机器人用先进伺服系统首先要满足当今主流工业机器人的主要性能指标,通常包括负荷范围、运动范围、精度(重复定位精度、重复轨迹精度)、速度(最大单轴速度、位置稳定时间)、稳定性等,除此之外,工业机器人用伺服特点还表现在以下几个方面:

工业机器人伺服系统

  一、功能

  功能性的变化是产品实现差异化的重要方式。随着核心处理芯片和软件能力的提高,工业机器人伺服系统在人机工程、安全性、智能性等方面增加特色。

  1)工业机器人先进伺服系统对接口和人机交互行了简化,取消了面板操作和显示,通过通讯总线,在控制器或工控PC端,通过专用的伺服控制软件对伺服进行控制和状态进行显示,显示的信息量大,同时结合系统示意图等方式,使得伺服状态的显示和控制非常直观。

  2)在控制接口功能方面,常规的脉冲串和模拟量接口将逐步消失,代之以数字化串行网络接口。RS485/Modbus已经淡出,CAN总线成为中低端标准接口,其他各种现场总线将逐渐为高性能工业以太网取代。

  3)对各种第三方编码器的支持也是必须的,作为一个开放的伺服驱动系统,支持的编码器类型越多,可替换电机也就越多,系统就越灵活,客户使用起来也就越方便。

  4)驱动器内置的保护功能将更加完善,对内部电气应力和热应力的测量也不再仅仅用于关键时刻的保护,而更多用于预测性维护、诊断和功能安全用途,以最大限度减少停机时间,提高生产率。

  二、安全

  安全集成驱动已经成为国外先进伺服系统的标准配置,区别只是集成了多少个安全功能,以及是否可选。关于安全驱动的例子可以在西门子、博士力士乐、倍福、Lenze、包米乐等许多欧洲公司产品上见到,最近日本公司的个别产品也开始提供基本的安全功能,比如安全转矩截止(STO)。对大多数国内厂商来说,安全似乎还没有提上日程。就安全技术领域而言,驱动的安全性已经从机械安全和电气安全的阶段,走向功能安全和网络安全。在安全上率先发力的公司将赢得理念和市场的领先。清能德创的A8及R系列伺服支持STO,SS1,SS2,SBC等安全功能。

  三、网络

  工业以太网技术、无线网络技术在提升工业机器人用交流伺服系统的高性能方面起到了举足轻重的作用。低速串行网络如RS485和Modbus适用于离线参数配置和软件编程。中速现场总线(1~16Mbit/s)如CAN、Profibus-DP可以用于多轴实时控制的指令给定。只有高速实时工业以太网(100/1000Mbit/s)能够完成高速高精度的多轴、同步、实时控制,比如日趋流行的EtherCAT/SercosIII/Power Link等。德国倍福推出的EtherCAT近年来发展势头迅猛,成为大多数高性能驱动系统首选的网络标准。

  国际品牌驱动器普遍采用了高速工业以太网,同时支持多种现场总线,典型公司如Emerson CT、Lenze等。国内厂商在该领域的研究普遍不足,仅仅个别厂家推出商品化的产品,并通过了Ether CAT一致性测试国际认证。清能德创的A8系列伺服是国内首家通过EtherCAT一致性认证的产品。

  工业机器人伺服的网络化特点,还表现出“一网到底”的概念。就是说,伺服不仅和上位控制器通过工业以太网相连,还与电机,编码器,各种传感器都通过网络相连,一网到底。

  四、智能

  软件工程和控制理论最新的发展成果,尤其是智能控制技术,越来越多地应用于机器人中,而机器人用现代高性能交流伺服系统,也同时吸收这些技术,使伺服系统越来越多的具备如自学习、自适应、自协调、自诊断、自校正等人工智能特性。

  1)其中对电流环采取的各种优化控制策略对保障稳态精度和动态响应的平衡至关重要;

  2)自动增益调整、在线惯量辨识、在线电机参数辨识功能有助于减小现场调试难度、增强伺服系统对环境和电机参数时变的适应性;

  3)自动振动抑制和软件陷波滤波器的设置可减弱甚至消除整个机械传动链的谐振和抖动,提供静音、平滑、高精度的运行效果;

  4)故障自诊断和可预测性维护特性可有效减少维护成本,提高系统可用性。

  5)对运动控制功能的集成将伺服驱动器提升到所谓的智能伺服控制器的层次,可简化运动控制系统设计,提升控制性能。

  五、集成

  机器人用伺服系统的集成表现在以下两个方面。

  1)硬件横向集成:比如因为机器人体积或其他方面的限制,进行驱控一体化设计,还有电机驱动一体化,比如一体化伺服泵,将伺服电机和泵进行了横向集成。一体化要求厂商具备整合电机本体和驱动控制的资源和能力,对大多数单纯的电机厂或驱动器厂来说是一种挑战。

  2)信息纵向集成:利用传感器和大数据分析技术,将减速机、电机、编码器数据和驱动器的数据向上传递到控制器,甚至是云端。

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