摘要：本文旨在介紹EP3E伺服驅(qū)動器在Tripod機器人上的應(yīng)用，同時為客戶提供一套完整的基于PowerLink總線的多機器人電控系統(tǒng)解決方案。

1概述

近年來，隨著人力成本的大大提高，客戶對機械自動化程度的提高日益迫切。Tripod機器人是并聯(lián)型的3關(guān)節(jié)機器人的機型，具有剛度大、受力平衡、承載能力強、誤差小、精度高、自重負荷比小、結(jié)構(gòu)簡潔、動力性能好、動作快速、控制容易、靜音和低維護等特點。Tripod機器人非常方便安裝工業(yè)視覺和各類型的末端執(zhí)行器，可自動識別、定位輸送帶上快速移動的各種工件，實現(xiàn)機器人高速、精準的動態(tài)跟隨輸送帶連續(xù)分揀作業(yè)。所以，tripod機器人廣泛應(yīng)用于藥品包裝行業(yè)，電子產(chǎn)品行業(yè)的撿取，食品包裝行業(yè)，建筑行業(yè)的搬運與組裝。

國內(nèi)的建筑行業(yè)有著大量的分揀應(yīng)用需求，特別適合tripod機器人完成。以建筑行業(yè)的瓷磚為例，瓷磚從高溫窯爐產(chǎn)線輸出，產(chǎn)線寬度為2-3m寬，輸出的瓷磚表面溫度為90℃左右，而且瓷磚出爐后在單位時間內(nèi)傳送帶瓷磚的傳輸量非常大，要求能夠快速完成分揀與堆垛功能。雖然國內(nèi)并聯(lián)機器人處于快速的發(fā)展中，但國內(nèi)的tripod機器人大多都是采用單臺套的控制，一個運動控制單元只可以完成單個tripod機器人的控制，無法完成多個tripod機器人的協(xié)同控制。所以，瓷磚傳輸生產(chǎn)線安排4臺tripod機器人，每臺機器人按A/B兩區(qū)輪流進行瓷磚的分揀與堆垛，以確保連續(xù)工作。

EP3E伺服驅(qū)動器是武漢邁信電氣技術(shù)有限公司最新推出的國內(nèi)首款基于PowerLink總線的伺服驅(qū)動器，可以外接單圈或者多圈絕對式編碼器，實時總線抖動在線同步調(diào)整等創(chuàng)新技術(shù)，為客戶提供更加高性能，更加靈活，更加安全的伺服系統(tǒng)。

EP3E伺服驅(qū)動器從產(chǎn)品尺寸，連線方式來說非常適合多機器人的工業(yè)現(xiàn)場生產(chǎn)，其PowerLink總線一網(wǎng)到底的連接方式，接線方式更加方便，可以為客戶的多臺Tripod機器人的自動化流水線提供更多的便利，可以為客戶提供更加有性價比的方案。

2Tripod機器人控制

本次項目所使用的是Tripod機器人是國產(chǎn)的最新本體，具有結(jié)構(gòu)緊湊，生產(chǎn)效率高，精度高，過載能力強等特點。該項目用于瓷磚的自動撿磚與堆垛生產(chǎn)線，適用于多臺tripod機器人的協(xié)同撿磚，堆垛一體化的等場合。該產(chǎn)品框圖見圖1。

圖1多臺tripod機器人解決方案的照片

3系統(tǒng)設(shè)計

3.1客戶需求

客戶要求Tripod機器人具備較高的工作速度，以及，非常高的生產(chǎn)線柔性的調(diào)整功能，能夠自動完成產(chǎn)線的撿磚與堆垛等功能，同時要求非常高的穩(wěn)定性。此外，客戶要求能夠?qū)崟r的通過遠程訪問來查看多臺機器人的工作狀態(tài)。

3.2系統(tǒng)設(shè)計方案

通過對客戶需求的深入分析，我們?yōu)榭蛻粼O(shè)計了“B&R的X20控制器+EP3E伺服驅(qū)動器”的電控解決方案，如圖2所示。

圖2多臺Tripod機器人電氣方案圖

這套系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：

(1)融合MC，CNC，robotics，機器視覺的X20運動控制系統(tǒng)

基于X20的多臺tripod協(xié)同解決方案是利用通用運動控制技術(shù)設(shè)計平臺，通過PowerLink總線技術(shù)將機器人、CNC、多軸運動和單軸定位組成一個系統(tǒng)。可以實現(xiàn)復(fù)雜的路徑信息應(yīng)用到機床和生產(chǎn)機械中，還可以實現(xiàn)多軸關(guān)節(jié)的機器人控制，進行復(fù)雜的3D圖CNC加工。借助實時操作系統(tǒng)，運動控制循環(huán)時間可達400μs，CNC、PLC、I/O和驅(qū)動器可至微秒級高精度同步，同一處理器處理運動控制和邏輯控制，CNC和PLC同步運行任務(wù)。

X20的軟件軟件框架如圖3所示，所支持的機器人技術(shù)包括：

1.支持標準DIN66025的標準語言，支持客戶自定義解釋語言；

2.每個系統(tǒng)擁有8個CNC通道，每個CNC通道插補最多15個軸參與，每個CNC通道非插補不限制軸數(shù)；

3.各路徑段具有“程序段預(yù)讀”功能，優(yōu)化運動軌跡，可以實時更改速度倍率；

4.二十余種多軸運動轉(zhuǎn)換，支持客戶自定義坐標變換；

圖3X20的軟件系統(tǒng)框架

(1)EP3E高性能伺服驅(qū)動器

EP3E是國內(nèi)首家通過EPSG組織的一致性測試的產(chǎn)品，因此可以很好的與X20控制器進行配合；同時，EP3E內(nèi)置的電流環(huán)，速度環(huán)，以及位置環(huán)的控制周期分別為50us,100us,100us，可以支持17bit的多摩川單圈與多圈編碼器，或者，20bit的尼康單圈與多圈編碼器，或者，23bit的多摩川的單圈與多圈編碼器，支持實時以太網(wǎng)總線的抖動同步調(diào)整技術(shù)，可以充分滿足MC，CNC，robotics對于動態(tài)響應(yīng)和同步性的要求。

(3)機器視覺系統(tǒng)采用第三方的視覺傳感器系統(tǒng)

第三方的視覺傳感器系統(tǒng)，具有獨立的視覺識別與算法功能，可以通過普通以太網(wǎng)與我們完成通訊功能。

3.3系統(tǒng)軟件框架

圖4系統(tǒng)軟件框架

系統(tǒng)軟件由Configuration、System、Cnc以及Axes等模塊組成，Configuration模塊負責(zé)整個系統(tǒng)的配置工作，System負責(zé)系統(tǒng)狀態(tài)機，Cnc和Axes分別負責(zé)插補通道狀態(tài)機和軸狀態(tài)機。為實現(xiàn)完整的機器人軟件功能，系統(tǒng)軟件還包括如坐標變換Trf、伺服通訊SDCConfig及人機界面通訊HMIControl等功能。

VisionSensor完成視覺傳感器傳輸?shù)哪K單位的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

Cyclic#1,控制周期為2ms,由SDCConfig，System,Config,Cnc,Axes,Trf，Manager,VisionSensor等模塊組成，

Cyclic#2,控制周期為20ms,由MBSerialS,HMIControl等模塊組成，其中，MBSerialS模塊完成ModbusRTU協(xié)議的通訊，HMIControl模塊完成，

4系統(tǒng)性能測試

在實際測試過程中，系統(tǒng)用了很短的時間就調(diào)試成功。

圖5在軟件仿真中的圖片

圖6插補周期為2ms時，4臺Tripod機器人協(xié)同工作CPU的負載性能

5結(jié)束語

武漢邁信電氣致力于為國內(nèi)自動化設(shè)備廠商提供PowerLink總線伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)MC，CNC，robotics對伺服系統(tǒng)的無縫銜接，從而實現(xiàn)國產(chǎn)機械自動化的PowerLink總線化，降低國產(chǎn)機械設(shè)備的總體成本，提高機械設(shè)備的競爭力。