賽普肯:專為一體化關(guān)節(jié)打造新一代伺服驅(qū)動器Circulo

時間:2020-07-31

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導語:NikolaiEnsslen認為,機器人的發(fā)展就像曾經(jīng)的計算機產(chǎn)業(yè)。曾經(jīng)的計算機只作為服務(wù)器存在于大型企業(yè),那時的人們無法想象在短短幾十年后,計算機會成為觸手可及的個人產(chǎn)品。隨著機器人技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、社會環(huán)境及需求的發(fā)展變化,機器人也同樣會由2B的工業(yè)環(huán)境向2C市場擴展?,F(xiàn)在的協(xié)作機器人就是一個很好的例子。

  Synapticon(以下簡稱:賽普肯)是德國一家以技術(shù)創(chuàng)新為驅(qū)動力的嵌入式技術(shù)企業(yè),長期著力于機器人運動控制領(lǐng)域。該公司近年投入大量精力于中國機器人市場,并被APACCIOOutlook評為2018年度十佳機器人解決方案提供商。

  我們有幸采訪到了賽普肯創(chuàng)始人兼CEONikolaiEnsslen。在訪談中,Ensslen告訴我們,賽普肯一直以來專注于伺服驅(qū)動控制硬件和軟件的研發(fā)。不同于傳統(tǒng)伺服驅(qū)動廠商,賽普肯將終端應(yīng)用的實現(xiàn)也納入設(shè)計范疇,除了考慮驅(qū)動器產(chǎn)品的集成設(shè)計,還將電機、制動器、減速器、傳感器等納入考量,結(jié)合實際應(yīng)用為用戶提供集成化的設(shè)計和對應(yīng)的技術(shù)支持。

  Circulo產(chǎn)品設(shè)計理念與特點

  NikolaiEnsslen表示,在現(xiàn)代機器人行業(yè)中,協(xié)作機器人作為由工業(yè)機器人延伸的新興領(lǐng)域正在極速發(fā)展。賽普肯著眼于這一尖端領(lǐng)域,與行業(yè)同仁進行深入探討后發(fā)現(xiàn),盡管用戶對于底層零部件的需求是高度近似的,但由于市場上缺乏專門適配、符合預期的標準化驅(qū)動產(chǎn)品,各廠商為了研制可靠的機器人產(chǎn)品往往需要分散大量精力,費心于零部件的集成或是自主研發(fā)迭代。當機器人產(chǎn)業(yè)的技術(shù)競爭點更多在于上層控制與具體應(yīng)用,各廠商于驅(qū)動零部件耗費的大量精力既不利于自身競爭,也造成了大量的同質(zhì)化產(chǎn)出,影響了行業(yè)發(fā)展。在與廠商的緊密合作基礎(chǔ)上,賽普肯綜合運動控制集成的各環(huán)節(jié),最終研制了集成一體化驅(qū)動產(chǎn)品Circulo,專門適配協(xié)作機器人一體化關(guān)節(jié),寄望解決行業(yè)痛點,推動并伴隨領(lǐng)域快速發(fā)展。

  NikolaiEnsslen表示,相比削減功能,降標準縮小體積,賽普肯的理念是在豐富驅(qū)動器功能的同時,著力提高效率,減小體積。賽普肯原有的SOMANET伺服驅(qū)動器作為通用產(chǎn)品,已被應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)機械臂、協(xié)作機器人、服務(wù)機器人、AGV、特種機械等尖端應(yīng)用領(lǐng)域。Circulo系列是在SOMANET的技術(shù)基礎(chǔ)上,針對協(xié)作機器人一體化關(guān)節(jié),將傳感、驅(qū)動、制動、傳動集成一同納入設(shè)計考慮推出的高度集成化產(chǎn)品。其不僅在結(jié)構(gòu)外形上更適應(yīng)一體化關(guān)節(jié)集成,具備模塊化、易走線等特點,還為用戶提供可選的集成單/雙編碼器方案、制動方案,對關(guān)節(jié)內(nèi)部的部件集成提供設(shè)計參考和技術(shù)咨詢,最終通過高度集成化設(shè)計和技術(shù)支持,在提高終端產(chǎn)品可靠性和性能的同時,降低用戶硬件和工程成本。

  Circulo系列伺服驅(qū)動器技術(shù)剖析

  Circulo系列伺服驅(qū)動采用模塊化架構(gòu),本體由IO模塊、處理器模塊、驅(qū)動模塊、可選的傳感模塊和可定制的集成散熱結(jié)構(gòu)組成。目前系列包含兩個尺寸,分別是輸出700W,內(nèi)徑20mm,外徑72mm的Circulo700,和輸出1800W,內(nèi)徑40mm,外徑92mm的Circulo1800,并為深度用戶提供基于機械結(jié)構(gòu)定制的尺寸微調(diào)。

  Circulo伺服驅(qū)動器

  Circulo伺服驅(qū)動器主要面向常見于機器人關(guān)節(jié)的三相交流電機,如直流無刷(BLDC)、永磁同步(PMSM),并可選于本體集成兩枚絕對值編碼器(18位,可選電池多圈),內(nèi)含自動校準。除內(nèi)置編碼器外,其也提供外部編碼器接口,可適配最多兩枚外接編碼器,支持ABZ、SSI、BiSS-C、A-format等協(xié)議。在提供集成式產(chǎn)品加速機器人研制開發(fā)的同時,也提供適配的自由度,利于過渡及測試。

  Circulo伺服驅(qū)動器在控制算法方面,采用獨有的基于模型預測的矢量控制算法(Model-predictiveFOC),結(jié)合采用最先進的開關(guān)元件制作的現(xiàn)代微型逆變器,使得驅(qū)動器在維持高控制頻率,滿足精密控制需求的同時維持低熱耗,滿足微型驅(qū)動產(chǎn)品需求。其本體也在多年的經(jīng)驗積累下,綜合考慮了一體化關(guān)節(jié)的集成設(shè)計,提供充分的散熱能力。

  在通信方面,其采用EtherCAT總線通訊技術(shù)。作為基于以太網(wǎng)的新一代總線技術(shù),EtherCAT具有領(lǐng)先的實時性和同步性,并支持多種設(shè)備連接拓撲結(jié)構(gòu)。同時為了滿足不同用戶的需求,賽普肯還可以提供Ethernet、CANopen、PROFINET、SERCOSIII、Ethernet/IP等通訊支持。

  在功能安全性方面,Circulo板載基于24VI/O的STO(安全轉(zhuǎn)矩關(guān)斷)和SBC(安全抱閘控制)功能,結(jié)合安全模塊將為用戶提供SIL3PLe級別的安全保護。

  賽普肯還為產(chǎn)品配備了專門的調(diào)試工具OBLAC,其直觀的用戶界面提供多種調(diào)試功能,使得用戶的設(shè)置調(diào)試過程十分簡便。軟件提供基于系統(tǒng)辨識和主導極點配置的控制器自動調(diào)參功能,為用戶一鍵實現(xiàn)魯棒控制,并提供響應(yīng)時間、帶寬等參數(shù)滑條,供用戶拖拽實現(xiàn)控制器微調(diào),同時也為熟練用戶提供手動調(diào)試接口。

  賽普肯企業(yè)文化精髓

  據(jù)賽普肯創(chuàng)始人兼CEONikolaiEnsslen介紹,公司大部分成員于德國斯圖加特總部工作,其余在歐洲、中國各地分部任職。公司成員約50人,其中30多人為技術(shù)人員,于各自的領(lǐng)域有著不俗的經(jīng)歷,使得公司成為技術(shù)引領(lǐng)的專精企業(yè)。公司的成員來自德、中、美、法等10多個國家,秉承開放包容的文化理念,以扁平管理模式,促使不同領(lǐng)域、不同工作背景的員工進行深度的協(xié)作及思想融合,發(fā)揮各自知識優(yōu)勢和技術(shù)創(chuàng)新能力,共同以創(chuàng)新的思維打造高質(zhì)量的產(chǎn)品。

  重視拓展中國市場

  賽普肯專為協(xié)作機器人推出的Circulo系列產(chǎn)品更加趨于小型化、應(yīng)用集成化,采用新的思路實現(xiàn)對關(guān)節(jié)部件的整合,極大的節(jié)省了安裝空間,并為客戶顯著降低機器人開發(fā)周期及成本,提高產(chǎn)品的可靠性和性能。NikolaiEnsslen表示,目前我們非常重視亞洲市場的拓展,尤其是中國市場。自2013年以來中國連續(xù)六年成為全球工業(yè)機器人應(yīng)用和需求的最大市場,其間協(xié)作機器人和物流AGV等發(fā)展迅速,廣闊的市場和強勁的需求對我們具有極大的吸引力。在協(xié)作機器人領(lǐng)域,一方面國內(nèi)不斷有新的廠家涌入,對適配的高品質(zhì)伺服驅(qū)動產(chǎn)品需求很大;另一方面,眾多新品的推出也需要有實力的供應(yīng)商進行技術(shù)支持,實現(xiàn)高競爭力的轉(zhuǎn)化。在國際市場中,歐美廠商更愿意選擇專業(yè)伺服驅(qū)動器廠家進行定制化生產(chǎn),而中國機器人本體制造商更傾向于采購標準的伺服驅(qū)動器產(chǎn)品。賽普肯也是根據(jù)這一需求推出了首個面向協(xié)作機器人的標準品Circulo系列,同時也能為有特定需求的客戶提供定制化服務(wù),就相關(guān)產(chǎn)品的定制和一體化的解決方案進行進一步合作。

  作為賽普肯創(chuàng)始人兼CEO,NikolaiEnsslen表示其一直高度關(guān)注中國市場的需求。目前賽普肯已在我國的重點城市進行了布局,其中包括上海、北京、深圳、廣州、蘇州和南京等,為客戶提供深入和專業(yè)的技術(shù)應(yīng)用支持。同時賽普肯也真誠期待有識之士和有實力的經(jīng)銷商加入,共同耕耘和拓展中國廣闊的機器人市場,助力中國機器人高質(zhì)量發(fā)展。

  未來技術(shù)發(fā)展和市場看法

  NikolaiEnsslen認為,在驅(qū)動控制技術(shù)方面,分布式驅(qū)動控制將是未來機器人產(chǎn)品發(fā)展的方向之一。當前在工業(yè)機器人和工業(yè)自動化領(lǐng)域,驅(qū)動器往往還是作為集中控制的一部分,伴隨大量的線纜被放置在電氣柜中。未來隨著技術(shù)變革,分布式驅(qū)動技術(shù)將使得電氣柜逐漸減小甚至消失,驅(qū)動器等控制部件將集成于產(chǎn)品內(nèi)部,真正成為產(chǎn)品的一部分。目前這一趨勢已經(jīng)在協(xié)作機器人和一些新的工業(yè)產(chǎn)品上顯現(xiàn),我們也在與一些頂尖廠商合作推動這一過程的進展。目前我們已于微型嵌入式產(chǎn)品達到了66A有效電流的高效輸出,未來我們將結(jié)合獨有的控制技術(shù)和新一代的電子元件,將驅(qū)動器效率和功率范圍再次提升,于更廣泛的應(yīng)用中逐漸取代傳統(tǒng)驅(qū)動器,實現(xiàn)控制部件向微型化、高效率、分布式的變革。

  NikolaiEnsslen認為,機器人的發(fā)展就像曾經(jīng)的計算機產(chǎn)業(yè)。曾經(jīng)的計算機只作為服務(wù)器存在于大型企業(yè),那時的人們無法想象在短短幾十年后,計算機會成為觸手可及的個人產(chǎn)品。隨著機器人技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、社會環(huán)境及需求的發(fā)展變化,機器人也同樣會由2B的工業(yè)環(huán)境向2C市場擴展。現(xiàn)在的協(xié)作機器人就是一個很好的例子。協(xié)作機器人因其更智能、安全、易用等優(yōu)點正代表著機器人逐步從大眾看不見的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域進入可見領(lǐng)域如服務(wù)、醫(yī)療、教育等,而賽普肯的愿望就是成為推動這一發(fā)展的可靠力量。

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