就全世界而言，機(jī)器人的創(chuàng)新從未有停歇，全球的機(jī)器人研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)正愈演愈烈。

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)一直是機(jī)器人研究的熱門(mén)，通過(guò)研發(fā)和設(shè)計(jì)新型運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效的產(chǎn)品集成應(yīng)用，在國(guó)外長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是能帶去更強(qiáng)性能水平的關(guān)鍵。

今年在慕尼黑自動(dòng)化展上，Synapticon公司帶來(lái)了獨(dú)具特色的“集成式運(yùn)動(dòng)控制”研發(fā)成果——“SOMANET Circulo”系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品被外媒贊譽(yù)為有望成為全世界范圍內(nèi)下一個(gè)具有革命性的產(chǎn)品系列。

Synapticon希望“集成式運(yùn)動(dòng)控制”新產(chǎn)品能夠更好為協(xié)作機(jī)器人和移動(dòng)機(jī)器人這兩個(gè)領(lǐng)域服務(wù)，同時(shí)賦能自動(dòng)化技術(shù)的智能創(chuàng)新。

為什么“SOMANET Circulo”系列產(chǎn)品會(huì)受到如此多工業(yè)媒體的贊譽(yù)，機(jī)器人大講堂與Synapticon公司相關(guān)負(fù)責(zé)人展開(kāi)詳細(xì)溝通，揭開(kāi)了該產(chǎn)品部分技術(shù)秘訣。

▍集成式運(yùn)動(dòng)控制如何帶來(lái)全新變革？

整體來(lái)看，Synapticon的產(chǎn)品集成設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)在“SOMANET Circulo”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Circulo）系列體現(xiàn)的淋漓盡致，這一系列向集成運(yùn)動(dòng)控制邁出了關(guān)鍵性的一步。

如今的Circulo系列產(chǎn)品具備幾大重要特性：超緊湊、多功能、高效率、流程簡(jiǎn)單易用，經(jīng)過(guò)EMC認(rèn)證?且具有眾多保護(hù)電路，這些性能對(duì)于機(jī)器人等許多機(jī)電一體化產(chǎn)品來(lái)說(shuō)無(wú)疑意味著巨大的優(yōu)勢(shì)。

Circulo系列也可以視為是SOMANET伺服驅(qū)動(dòng)器的創(chuàng)新延伸。詳細(xì)而言，在Synapticon經(jīng)典產(chǎn)品的高功率輸出和運(yùn)動(dòng)控制性能基礎(chǔ)上，同時(shí)提供了復(fù)雜的機(jī)械集成解決方案：環(huán)形外形及大中空孔設(shè)計(jì)下集成了雙路高分辨率編碼器、散熱和布線(xiàn)優(yōu)化、可選的集成抱閘、經(jīng)過(guò)TüV認(rèn)證的安全功能（即標(biāo)準(zhǔn)配置SIL3 PLe上的STO和SBC）以及具有許多安全運(yùn)動(dòng)功能的可選Fail Safe over EtherCAT(FSoE)。

我們請(qǐng)教了相關(guān)技術(shù)工程師，了解到這種“集成式運(yùn)動(dòng)控制”新產(chǎn)品Circulo系列是基于模型預(yù)測(cè)自適應(yīng)矢量控制技術(shù)（下文簡(jiǎn)稱(chēng)MPDFOC），從而實(shí)現(xiàn)了超緊湊集成，使其在狹小的空間內(nèi)能將產(chǎn)品性能提高30%到90%，同時(shí)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)需額外的冷卻。

德國(guó)Synapticon公司的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Nikolai Ensslen認(rèn)可了這種猜想并補(bǔ)充道：“基于我們的MPDFOC算法，我們可以使用與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)自適應(yīng)的復(fù)雜模型來(lái)直接控制開(kāi)關(guān)過(guò)程中的目標(biāo)指令，而無(wú)需過(guò)多迭代控制循環(huán)，這節(jié)省了大量能源?！?/p>

由于Circulo系列產(chǎn)品提供了一種自動(dòng)整定功能，使用戶(hù)能夠更輕松地針對(duì)一體化關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)性能或表現(xiàn)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，這種基于對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的復(fù)雜運(yùn)算處理，能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械干擾以及電磁干擾的補(bǔ)償。但Ensslen認(rèn)為，這個(gè)產(chǎn)品中的技術(shù)雖然有點(diǎn)類(lèi)似人工智能，卻又并非機(jī)器學(xué)習(xí)，可以說(shuō)這是一種基于統(tǒng)計(jì)方法的復(fù)雜技術(shù)。目前Synapticon也正在研究用于多軸系統(tǒng)自主優(yōu)化的強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法，以實(shí)現(xiàn)下一代技術(shù)的創(chuàng)新。

▍快速應(yīng)用，降本增效已經(jīng)開(kāi)始

機(jī)器人大講堂了解到，這種集成式運(yùn)動(dòng)控制概念從2016年起就開(kāi)始有廠商使用，但范圍一直不大，在2021年這個(gè)行業(yè)才迎來(lái)發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。以Synapticon為代表的企業(yè)在2020年首次能夠在工業(yè)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)，國(guó)外市場(chǎng)也給出了非常好的反饋，從去年開(kāi)始其銷(xiāo)售額呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)提升。

在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，通過(guò)使用這種可靠而強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)設(shè)備而展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)無(wú)疑非常明顯。由于廠商的研發(fā)周期問(wèn)題，許多企業(yè)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)非常緩慢，一旦機(jī)器人廠商的一款產(chǎn)品能比市場(chǎng)上所有其他解決方案更緊湊，終端用戶(hù)操作更簡(jiǎn)單，也更具成本效益，無(wú)疑會(huì)快速獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

Ensslen透露，今年年初，Synapticon的訂單累計(jì)已經(jīng)相當(dāng)于去年的三倍，證明了市場(chǎng)對(duì)于這種高性能一體化關(guān)節(jié)技術(shù)的強(qiáng)烈需求。

那么相對(duì)于傳統(tǒng)一體化關(guān)節(jié)，Circulo系列產(chǎn)品具體有哪些優(yōu)勢(shì)？

Synapticon的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁Michael Mayer-Rosa舉了一個(gè)簡(jiǎn)單的例子形容兩者的直接差異：“與傳統(tǒng)技術(shù)相比，例如AGV制造商在使用Circulo時(shí)，為其車(chē)輛中的有效載荷騰出了更多空間?！?/p>

目前，Synapticon的產(chǎn)品受到了AGV領(lǐng)域企業(yè)的認(rèn)可和歡迎，當(dāng)AGV的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu)通過(guò)基于Circulo的輪轂電機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)，由于這些電機(jī)非常緊湊，Circulo系列還可用于在系統(tǒng)控制級(jí)別的編碼器和一些安全元件，甚至可以集成抱閘，這種整合讓AGV的空間變得更加整潔高效。

這意味著與傳統(tǒng)技術(shù)相比，AGV制造商發(fā)現(xiàn)其車(chē)輛中的有效載荷大幅提升，但同時(shí)系統(tǒng)復(fù)雜性大幅降低，從而進(jìn)一步降低由于組件較多而導(dǎo)致的誤差。

▍從市場(chǎng)到研發(fā)，策略全面升級(jí)

當(dāng)然，一款好的產(chǎn)品也并非很快得到市場(chǎng)認(rèn)可，市場(chǎng)策略非常重要。

此前因?yàn)楫a(chǎn)品采購(gòu)到應(yīng)用的特殊性，許多時(shí)候新產(chǎn)品進(jìn)入到企業(yè)終端產(chǎn)品的流程一般非常漫長(zhǎng)，Synapticon等公司需要一段時(shí)間開(kāi)發(fā)出新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，然后客戶(hù)需要時(shí)間來(lái)嘗試用這種新驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)它們的終端產(chǎn)品，并且再過(guò)一段時(shí)間產(chǎn)品穩(wěn)定后才開(kāi)始批量生產(chǎn)，這導(dǎo)致產(chǎn)品的應(yīng)用面增長(zhǎng)并不快。

如今Synapticon公司在從研發(fā)到市場(chǎng)的戰(zhàn)略上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了改變，“我們?cè)诳蛻?hù)現(xiàn)場(chǎng)加速開(kāi)發(fā)，陪伴用戶(hù)完成整個(gè)機(jī)器人設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從客戶(hù)批量生產(chǎn)開(kāi)始到銷(xiāo)售流程上的對(duì)接和打通?！盓nsslen對(duì)記者解釋道。

從2017年起，Synapticon公司就改變戰(zhàn)略，參與到最終產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，包括為客戶(hù)從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)了一個(gè)完整的機(jī)械臂，并協(xié)助客戶(hù)快速進(jìn)入小批量生產(chǎn)。這使得Synapticon公司的研發(fā)人員非常了解機(jī)器人開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能遇到的各種問(wèn)題，也讓Synapticon公司的產(chǎn)品不僅比市場(chǎng)上所有其他解決方案更緊湊，也使終端用戶(hù)的操作更簡(jiǎn)單，還更具成本效益。

這種更貼近用戶(hù)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到研發(fā)制作的流程，能更全面的滿(mǎn)足客戶(hù)真正的需求：簡(jiǎn)化布線(xiàn)、減少機(jī)柜、提高靈活性、降低成本。在市場(chǎng)上也幫助Synapticon開(kāi)發(fā)更多潛在客戶(hù)，讓越來(lái)越多的廠商選擇從“自研驅(qū)動(dòng)器”切換到“從外部采購(gòu)”，從而減少內(nèi)部自主開(kāi)發(fā)帶來(lái)的機(jī)器人研發(fā)重心偏移以及不必要的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，能更加專(zhuān)注于打造核心競(jìng)爭(zhēng)力。

▍不斷地技術(shù)革新

對(duì)于一家專(zhuān)注產(chǎn)品的企業(yè)而言，長(zhǎng)期項(xiàng)目積累的經(jīng)驗(yàn)至關(guān)重要，這種經(jīng)驗(yàn)賦予了企業(yè)更多解決問(wèn)題的能力。

在傳感器和抱閘領(lǐng)域，由于Synapticon從公司成立之初一直積累著經(jīng)驗(yàn)，無(wú)電池多圈高分辨率的Synapticon編碼器已經(jīng)過(guò)五年多的持續(xù)打磨，Circulo的可選抱閘也歷經(jīng)超六年的持續(xù)迭代優(yōu)化，因此Synapticon如今的產(chǎn)品體現(xiàn)出非常不錯(cuò)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

散熱性能一直是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)鍵的問(wèn)題。在此之前，傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動(dòng)器雖然大幅減少了體積，提高了單位體積下的輸出功率，但這種過(guò)于密集的排布使得散熱成為嚴(yán)重問(wèn)題。

由于散熱限制，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)就會(huì)造成性能降低，因此如果用于超大的機(jī)械部件，停機(jī)散熱的時(shí)間成本通常高于分體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這使得傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動(dòng)器相對(duì)而言并不是很具有吸引力。

除此之外，得益于Synapticon在高性能伺服驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力以及經(jīng)驗(yàn)的積累，從而實(shí)現(xiàn)了Circulo系列產(chǎn)品在集成式運(yùn)動(dòng)控制概念的成功。

Synapticon的Circulo系列無(wú)疑正在嘗試通過(guò)更好的方式重新定義這部分市場(chǎng)，有望帶來(lái)機(jī)械工程和機(jī)器人技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制的革命。

目前，基于Circulo的一體化關(guān)節(jié)已經(jīng)受到機(jī)床等行業(yè)客戶(hù)的歡迎，由于這些產(chǎn)品的使用更加靈活，企業(yè)將其用在例如在包裝機(jī)和灌裝系統(tǒng)中，這已經(jīng)改變了傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動(dòng)器難以應(yīng)用在大型機(jī)械設(shè)備中的窘境。

前段時(shí)間UR公司公布了大負(fù)載的協(xié)作機(jī)器人，對(duì)于這部分市場(chǎng)，Synapticon更是一直保持非常高的期待。“為了能與人進(jìn)行安全互動(dòng)的設(shè)計(jì)，到目前為止，協(xié)作機(jī)器人不如傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人那么精確和強(qiáng)大，整體性能水平偏低，但在高有效載荷和高安全標(biāo)準(zhǔn)的均衡下，協(xié)作機(jī)器人也開(kāi)始在朝著傳統(tǒng)機(jī)器人的路線(xiàn)延伸。在這類(lèi)機(jī)器人開(kāi)發(fā)中，高力矩的Circulo系列產(chǎn)品完全滿(mǎn)足了他們的要求。”Ensslen說(shuō)道。

▍真正的革命才剛剛到來(lái)

借助能提供高功率密度和高功率輸出的伺服驅(qū)動(dòng)器，Synapticon的分銷(xiāo)合作伙伴成功遍布全球，深受自動(dòng)化和機(jī)器人領(lǐng)域知名品牌以及創(chuàng)新者的信賴(lài)。

但全世界的高性能伺服運(yùn)動(dòng)控制創(chuàng)新從未停止，Synapticon因此也一直在嘗試一種更為高效的方式?！拔覀円恢毕Ｍㄟ^(guò)設(shè)計(jì)一類(lèi)新的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備，以徹底改變機(jī)器人、自動(dòng)化和工程機(jī)械技術(shù)，”在接受記者采訪時(shí)，Ensslen談到持續(xù)創(chuàng)新的初衷。

“我們正將集成式伺服運(yùn)動(dòng)控制引入傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制市場(chǎng)，從而徹底改變機(jī)械工程中的運(yùn)動(dòng)控制方式。”Nikolai Ensslen說(shuō)道。如今，不同于純伺服驅(qū)動(dòng)器，Circulo系列集成式伺服驅(qū)動(dòng)器在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步賦予了運(yùn)動(dòng)控制更多內(nèi)涵。

據(jù)了解，Synapticon的Circulo系列產(chǎn)品于2019年底開(kāi)發(fā)完成，如今已經(jīng)量產(chǎn)，而Synapticon將很快推出集成式伺服驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)產(chǎn)品類(lèi)別，該產(chǎn)品類(lèi)似于Circulo系列的概念，但在功率密度，散熱和裝配工作方面再進(jìn)一步，從而創(chuàng)造了無(wú)限的可能性。

這個(gè)決定性的改進(jìn)到底是什么？記者繼續(xù)詢(xún)問(wèn)了Synapticon首席執(zhí)行官Nikolai Ensslen，他透露，新系列除了使用Synapticon獨(dú)具專(zhuān)利的MPDFOC算法之外，還具有創(chuàng)新、高效的架構(gòu)和特殊的散熱集成方法，以及先進(jìn)的功率放大器組件。

據(jù)悉，通過(guò)MPDFOC算法，企業(yè)可以大幅降低開(kāi)關(guān)頻率，降低開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)保持高控制頻率，從而提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和操作精度。

或許這時(shí)候，新的變革又將開(kāi)啟。