|
來源：艾睿電子 全球的消費(fèi)者和經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢正在推動工廠對提高靈活性、生產(chǎn)力和效率的需求，工業(yè)4.0的快速發(fā)展，驅(qū)使著機(jī)器人變得更加協(xié)作、智能，自動化設(shè)備能夠更好地承擔(dān)復(fù)雜的工作。本文將為您介紹工業(yè)機(jī)器人與自動化技術(shù)的發(fā)展方向，以及由ADI推出的解決方案，如何協(xié)助自動化應(yīng)用更加智能、更有效率。 驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人快速發(fā)展的三大趨勢 先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)正在提高工廠的生產(chǎn)力，并實現(xiàn)更安全的人機(jī)交互，在運(yùn)動控制、功能安全、先進(jìn)傳感和系統(tǒng)級設(shè)計等領(lǐng)域，驅(qū)動著工業(yè)機(jī)器人的革命性發(fā)展，其中加速機(jī)器人采用的趨勢主要可分為以下三類。 首先，在全球化的發(fā)展趨勢下，為因應(yīng)消費(fèi)者行為和期望的變化，以及訂制需求的增加和更快的周轉(zhuǎn)時間，正迫使制造商改變他們的運(yùn)營方式，包括更本地化的制造設(shè)施、設(shè)計和生產(chǎn)線，可以針對不同的產(chǎn)品類型和批量規(guī)模快速重新配置，以提升工廠的靈活性。此外，制造商也正面臨著熟練勞動力短缺、勞動力老齡化和員工流動率高的問題。因此，制造商必須轉(zhuǎn)向提升自動化和靈活性，以跟上需求并保持競爭力。 其次，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人安裝和操作起來很復(fù)雜，但協(xié)作機(jī)器人（cobots）可以與人類一起工作，并且更容易安裝。以往企業(yè)必須花錢請專業(yè)工程師，花幾天時間安裝和調(diào)試機(jī)器人，而目前已經(jīng)無需專家的協(xié)助，就可以設(shè)置協(xié)作機(jī)器人。此外，隨著機(jī)器人的成本變得更實惠，自動化的投資回報正在增加，開放式架構(gòu)讓構(gòu)建機(jī)器人變得更容易，大幅提高機(jī)器人應(yīng)用的普及性。 另一方面，隨著COVID-19的大流行，生產(chǎn)線的靈活性已經(jīng)是必要的關(guān)鍵考慮，采用協(xié)作機(jī)器人允許通過即插即用界面和簡單、快速的重新編程，可進(jìn)行快速、無縫的更改，從而允許將機(jī)器人從現(xiàn)有工作重新部署到新工作。此外，由于工人必須保持安全社交距離，并采用更高的清潔和消毒程序，機(jī)器人則無須擔(dān)心這個問題，為以前可能沒有使用過機(jī)器人的工作場所，帶來了采用機(jī)器人的新機(jī)會。 機(jī)器人協(xié)助人類完成枯燥、骯臟和危險的工作 機(jī)器人主要協(xié)助人類完成枯燥、骯臟和危險的工作，從而防止因在危險條件下工作而造成的傷害或不利的健康影響。此外，如果工作重復(fù)且枯燥，人類往往會犯錯誤，有時會對自己造成身體傷害，而機(jī)器人可以重復(fù)執(zhí)行相同的工作而不會出錯。因此，機(jī)器人能夠解放人類的能力，去執(zhí)行更多具有創(chuàng)意的知識性工作，而不是去做枯燥、重復(fù)的工作。 另一方面，機(jī)器人也被部署到越來越危險的工作中，例如橋梁檢查、化學(xué)品泄漏和清理等工作，機(jī)器人可在危險區(qū)域內(nèi)移動，并將信息傳回指揮中心，以避免意外與重大傷亡的發(fā)生。此外，從這次的疫情來看，機(jī)器人也可使供應(yīng)鏈更加穩(wěn)健，采用機(jī)器人的自動化工廠受到疫情的影響較小，企業(yè)不再需要擁有廉價勞動力的大型工廠，減少了疫情對供應(yīng)鏈所帶來的沖擊。 機(jī)器人在工廠中的應(yīng)用面相當(dāng)廣泛，像是在功能安全應(yīng)用中，以往機(jī)器人是與工人分開，并被安置在安全籠中，但現(xiàn)在有些機(jī)器人已經(jīng)可以直接與人類互動或靠近人類。一些采用智能夾具和末端執(zhí)行器的機(jī)器人，擴(kuò)展了機(jī)器人可以執(zhí)行的工作領(lǐng)域，一些即插即用連接器接口可實現(xiàn)易用性和快速工具更換，精確的力量和扭矩傳感和測量，則可提高機(jī)器人的生產(chǎn)力。 在基于狀態(tài)的監(jiān)控應(yīng)用中，可以通過實時監(jiān)控對機(jī)器和系統(tǒng)異常進(jìn)行早期檢測和診斷。未來的智能工廠則需要人類工人和自動化設(shè)備之間的沉浸式協(xié)作，運(yùn)用深度傳感解決方案，對于質(zhì)量檢測、人身安全、資產(chǎn)管理的體積檢測和自主制造的引導(dǎo)非常重要。 此外，工業(yè)通訊也在機(jī)器人應(yīng)用中扮演重要的角色，可以采用有線連接、無線連接技術(shù)，此外還需要進(jìn)行驅(qū)動器／逆變器控制、電源和電池管理等技術(shù)，來提升機(jī)器人的運(yùn)作效率。 全面性推動機(jī)器人技術(shù)革命 ADI一直致力于推動機(jī)器人革命的各種技術(shù)，以提高工廠車間的生產(chǎn)力，使用ADI的可擴(kuò)展平臺技術(shù)和軟件解決方案，優(yōu)化控制系統(tǒng)以提高效率，并與機(jī)器人安全協(xié)作，協(xié)助客戶共創(chuàng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型之旅。 數(shù)字化工廠車間可通過改進(jìn)運(yùn)營來提高生產(chǎn)力，像是用于物料搬運(yùn)的自主移動機(jī)器人（AMR），使工廠內(nèi)的物料處理流程將變得更加智能和靈活。利用ADI的MEMS傳感、智能處理、3D飛行時間（ToF）和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，AMR可以安全、自主地移動材料，無需物理導(dǎo)軌或標(biāo)記。 ADI的基于狀態(tài)的監(jiān)控解決方案（例如Voyager 3）正在消除計劃外停機(jī)時間，并延長資產(chǎn)使用壽命。ADI擁有端到端解決方案，可對各種參數(shù)進(jìn)行穩(wěn)健可靠的監(jiān)控，以確定資產(chǎn)的健康狀況，包括ADI OtoSense™，這是一種基于AI的完整交鑰匙硬件和軟件解決方案。 此外，可與人類一起工作的協(xié)作機(jī)器人提高了生產(chǎn)力，并推動了輸出質(zhì)量的一致性。采用創(chuàng)新的視覺傳感技術(shù)和復(fù)雜的算法，ADI正在為人類實現(xiàn)更高效的運(yùn)營和更安全的工廠車間。 互聯(lián)企業(yè)要求在工廠車間部署的所有設(shè)備都連接到中央控制系統(tǒng)，并連接到企業(yè)云。ADI的有線和無線解決方案能夠可靠地捕獲新的高帶寬數(shù)據(jù)流、實時通信控制命令，以實現(xiàn)生產(chǎn)單元互連，而ADI的時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）技術(shù)正在實現(xiàn)IT和OT企業(yè)網(wǎng)絡(luò)融合的互操作性。 運(yùn)動控制則是智能制造的核心組成部分，支持敏捷性和可持續(xù)性。ADI Trinamic在低壓直流和步進(jìn)電機(jī)方面的運(yùn)動控制專業(yè)知識，與ADI在中高功率交流驅(qū)動器和伺服系統(tǒng)方面的領(lǐng)先技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)新型智能運(yùn)動解決方案。 完整的工業(yè)自動化關(guān)鍵技術(shù)和解決方案 ADI的工業(yè)自動化關(guān)鍵技術(shù)和解決方案，致力于解決當(dāng)今和未來的自動化挑戰(zhàn)，提供最高性能精密模擬器件，采用ADI精密技術(shù)來精確測量真實世界的信號，從而準(zhǔn)確控制、監(jiān)控和解譯自動化設(shè)備中發(fā)現(xiàn)的各種低帶寬和寬帶寬信號。ADI的高精度模擬轉(zhuǎn)換器、線性和信號調(diào)理產(chǎn)品組合，提供可滿足所有性能、功率、成本和尺寸需求的產(chǎn)品。 ADI領(lǐng)先的傳感技術(shù)，可支持和增強(qiáng)工業(yè)系統(tǒng)，以實現(xiàn)精確定位、人機(jī)之間更安全的協(xié)作，以及實時資產(chǎn)健康監(jiān)測。MEMS加速度計可準(zhǔn)確檢測加速度、傾斜、沖擊和振動，而ADI的3D ToF圖像傳感平臺，可實現(xiàn)高質(zhì)量的遠(yuǎn)程深度傳感。ADI的3D ToF深度傳感技術(shù)結(jié)合了低噪聲、高分辨率和低延遲，正在推動機(jī)器視覺在AMR和協(xié)作機(jī)器人部署中，用于物體檢測、尺寸標(biāo)注和避障。 ADI廣泛的電源管理產(chǎn)品組合提供了小尺寸、高效率的智能電源解決方案，同時降低了能耗，使低碳足跡生產(chǎn)成為現(xiàn)實。從納安到兆瓦，ADI的電源產(chǎn)品和設(shè)計工具，可幫助客戶加快上市時間，同時提供一流的性能和可靠性。 ADI的數(shù)字隔離器、隔離式收發(fā)器、隔離式ADC和隔離式柵極驅(qū)動器，利用iCoupler®、isoPower®和μModule® BGA數(shù)字隔離技術(shù)，實現(xiàn)穩(wěn)健、可靠和安全的系統(tǒng)。 使用ADI超低功耗、安全的微控制器，是量身定制的資源優(yōu)化處理解決方案，可提高終端設(shè)備的智能性和功能性，非常適合現(xiàn)場儀器、機(jī)器人設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)測平臺等邊緣節(jié)點設(shè)備。 ADI在機(jī)器人與自動化應(yīng)用的產(chǎn)品相當(dāng)多樣與全面，以下將為您重點介紹ADI的幾款產(chǎn)品供您參考。 高性能隔離式SiC柵極驅(qū)動器 ADI ADuM4146是一款具有集成米勒鉗位的隔離式SiC（碳化硅）柵極驅(qū)動器，是針對高性能SiC應(yīng)用的增強(qiáng)型1500 V隔離進(jìn)行優(yōu)化的產(chǎn)品，這種單通道柵極驅(qū)動器針對驅(qū)動SiC MOSFET進(jìn)行了優(yōu)化，并允許單極或雙極操作，采用iCoupler®技術(shù)可在輸入信號和輸出柵極驅(qū)動之間提供隔離。 ADuM4146集成了一個去飽和檢測電路，可針對高壓短路SiC運(yùn)行提供保護(hù)。如果需要更高的抗噪能力，內(nèi)部消隱開關(guān)允許添加外部電流源，次級欠壓鎖定（UVLO）設(shè)置為常見的SiC電平。 集成的米勒鉗位通過防止米勒效應(yīng)引起的導(dǎo)通，可以充分利用SiC的更快開關(guān)速度。ADuM4146具備業(yè)界領(lǐng)先的共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI），可確保在快速切換期間不會出現(xiàn)柵極時序錯誤，具有更快的開關(guān)，沒有任何dV/dt引起的擊穿或時序錯誤，提高了電源轉(zhuǎn)換器的效率。 ADuM4146可廣泛應(yīng)用于SiC功率模塊、電源、光伏逆變器、電機(jī)驅(qū)動，擁有業(yè)界最快的短路保護(hù)（SCP）響應(yīng)時間，以及改進(jìn)的DESAT消隱和噪聲響應(yīng)，支持DESAT故障報告和軟關(guān)機(jī)。ADuM4146是高速SiC器件開關(guān)解決方案，支持雙極驅(qū)動（負(fù)電源），包括用于+15 V/–3 V的第三代SiC器件，支持內(nèi)部米勒鉗位，用于集成解決方案，可減少組件數(shù)量，高CMTI（150 kV/μs min）可確保柵極驅(qū)動器能夠承受SiC器件的高dV/dt。 想要評估ADuM4146可采用EVAL-ADuM4146WHB1Z這款半橋柵極驅(qū)動器板，可驅(qū)動先進(jìn)的Wolfspeed第三代C3M™ SiC MOSFET和電源模塊時，簡單評估ADuM4146的性能，并可將EVAL-ADuM4146WHB1Z與Wolfspeed的鉗位電感負(fù)載（CIL）測試板或半橋評估板和差分收發(fā)器板結(jié)合使用。 EVAL-ADuM4146WHB1Z已針對Wolfspeed SiC MOSFET和功率模塊進(jìn)行優(yōu)化，可兼容Wolfspeed CIL測試板和半橋評估板，支持高頻、超快開關(guān)操作，具備差分輸入提高抗噪能力，提供輸入輸出側(cè)UVLO，以及支持短路保護(hù)、直通保護(hù)聯(lián)鎖、內(nèi)部米勒鉗位，具有故障和就緒指示燈，可進(jìn)行隔離式NTC熱敏電阻測量，采用12 V電源輸入。 
先進(jìn)的高度集成AMR傳感器 ADI ADA4570是一款各向異性磁阻（AMR）傳感器，具有集成的信號調(diào)理放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）驅(qū)動器。ADA4570可產(chǎn)生四個模擬輸出，指示周圍磁場的角位置，組合形成單個傳感通道。 ADA4570由一個封裝內(nèi)的兩個芯片、一個AMR傳感器和一個固定增益儀表放大器組成。ADA4570可提供與旋轉(zhuǎn)磁場角度相關(guān)的干凈且放大的差分余弦和正弦輸出信號，輸出電壓范圍與電源電壓成比例，片上溫度傳感器用于校正傳感器隨溫度變化的變化。 ADA4570可用于各種應(yīng)用，包括需要絕對位置測量（線性角度和線性）的應(yīng)用，例如無刷直流（BLDC）電機(jī)控制和定位、執(zhí)行器控制、非接觸式角度測量和磁性角度位置傳感。
BLDC伺服驅(qū)動器的開源硬件參考設(shè)計 ADI TMCM-1617-GRIP-REF是TMCM-1617 BLDC伺服驅(qū)動器的開源硬件參考設(shè)計。為了用于機(jī)器人夾持器應(yīng)用，該板設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)夾持器電子外形，它能夠通過EtherCAT®、IO-Link®，或Trinamic基于RS485的TMCL協(xié)議控制BLDC電機(jī)。此外，該板還具有可配置的模擬輸出和輸入通道，以及可配置的數(shù)字輸出和輸入通道，使用Maxim的MAX22000和MAX14906工業(yè)IO解決方案。 TMCM-1617-GRIP-REF可用于評估單軸BLDC伺服驅(qū)動器，支持最高2.5A RMS的電機(jī)電流，采用+24V標(biāo)稱電源電壓（+20V至+28V），支持?jǐn)?shù)字霍爾傳感器接口、ABN編碼器接口，具有4個數(shù)字+24V I/O（高邊開關(guān)、推挽驅(qū)動器，或1型和3型，或2型數(shù)字輸入），以及1個模擬輸出（±12.5V輸出電壓范圍，或±25mA或±2.5mA輸出電流范圍），還有1個差分模擬輸入（±15V、±2.5V、±500mV、±250mV和±125mV輸入電壓范圍），可應(yīng)用于機(jī)器人夾持器。 結(jié)語 隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，人們可從枯燥、骯臟和危險的工作中解放出來，來從事更多具有創(chuàng)造力與價值的工作。ADI針對機(jī)器人與自動化應(yīng)用，推出了先進(jìn)、全面的產(chǎn)品與解決方案，為實現(xiàn)工業(yè)4.0的愿景提供實質(zhì)有效的協(xié)助，這也代表著其背后廣大應(yīng)用市場的無限商機(jī)。 |
