将机器人和运动控制在一起

如果你有一个组织，你知道让人们一起工作是最难​​的部分。谈到机器控制时，它没有什么不同。控制轴仅为战斗的一半 - 集成机器人控制器的运动控制器呈现了一个更大的挑战。集成商发现自己添加了布线，编写了数百行代码，加上了工程工作时间，以便在运行不实现他们寻求的性能的风险的情况下获得工作。一种替代方案是通过同一控制器运行运动轴和机器人。这是当今环境中可行的方法吗？如何以及何时合适？

机器人实际上不仅仅适用于汽车应用中的焊接等应用。该技术遍布整个地方，从包装线上的码垛产品，以在电子工厂执行拾取和放置操作。这种设计要求机器控制器与机器人控制器接口。这是一项更容易所说的工作而不是完成。问题源于大多数机器人解决方案都具有专有硬件和软件。这可以使集成机器人控制器的任务与线控制器难以实现。

“来自制造商A的机器人A和来自制造商B的机器人有不同的参数化方式，”系统集成商ATI自动化工具系统（加拿大安大略省剑桥）的员工科学家Gerry Wootton说。“它们具有不同的内部编程语言，不同的命令和控制序列等。”

“我们相对于竞争对手的优势之一是我们自己设计伺服电机，这样它们就能在我们的机器人上发挥一定的作用，”美国川崎机器人公司(Wixom, Michigan)的销售经理鲍勃·罗谢尔(Bob Rochelle)说。“我们的控制器是用来控制伺服电机和那一种规格的。”川崎并非个例;每个机械臂都有自己的特点。

机器人提供的主要利益是捆绑产品的成本和时间。用户不能支付五六个或六个运动控制轴，用户可以购买配有集成控制器的单个机器人手臂，其具有全套功能。对于基本应用程序，机器人臂可以显着节省积分时间。然而，并非每个应用程序都是基本的，并且那些需要更精确的人可能存在挑战。“这不是那么这些捆绑的建筑可以解决你所有问题，”Wootton说。“在一体化级别，您仍然花费大量时间在动态和稳定性上工作，并且您可以在您可以实现的内容中有限，因为这是一个封闭的环境。”

与自动化领域的大多数其他硬件一样，机器人控制器的能力也在稳步增长。今天，它们可能提供梯形逻辑编程和额外的I/O端口。简化界面问题的一种方法是让机器人控制器运行运动轴。这种方法可能在一些辅助轴的情况下有效，例如在一个机器人焊接单元与一个或多个不锈钢转盘。然而，在今天的工厂自动化环境中，即使是一个简单的工作站也可能需要与运动、视觉和传感器交互，以及执行车间到顶层的通信，如与SQL数据库或流程管理工具交互。伍顿说:“在你需要将机器人运动和其他运动集成到一个控制架构中之前，你不需要接触极其复杂的应用程序。”

PLC的力量
如果机器人控制器运行的运动轴不足以满足性能要求，也可以从另一个方向来解决这个问题，使用可编程逻辑控制器（PLC）或可编程自动化控制器（PAC）要集成多种控制任务，包括运动轴，机器人，机器视觉，传感器，安全， 和更多。“例如，有些应用程序如包装，例如，机器人是该行的一个组成部分，”Robert Hirschinger，产品营销经理罗克韦尔自动化。“In those applications, often times we have overall line control so we’re controlling a number of axes on the machine, we’re doing the I/O, the networking, the safety support, so in those types of machine configurations there’s a natural tendency to say, ‘Okay, let's go to the next step and actually control the in-line robots.’”

来自各种供应商的许多PLC / PAC平台提供了这些能力。该方法可以速度集成并提供成本节约。然而，由于机器人到机器人的变化，当机器人臂从PLC制造商集成电机/驱动组合时，该方法只能成功执行。与机器人制造商一样，他们知道他们的产品参数，并开发了一个设计用于与之合作的控制产品。只要用户和Integrator不对象，系统都是有效的。

统一的控制架构
在它的面对面上，通用控制器的想法是最终用户和集成商的吸引力。控制器架构中的共性程度越大，集成器必须维护的知识库越小。例如，例如，他们只需要了解一些不同的机器人控制器的控制结构，而不是了解25种不同的机器人控制器的结构。

“作为一家大型集成商，我们希望在一个人人都知道和理解的共同平台上工作，”伍顿说。“我们不想说，‘哦，我们得等到弗雷德从香港回来，因为他是唯一知道如何与机器人合作的人。“这不是我们真正想要的样子。

统一的控制是理论上的一个聪明的想法，但现实可以更具挑战性。其中一个障碍是解决方案的封闭性。不同的制造商可以使用不同的编程语言，以及不同的运动控制范例和状态发动机。“一旦您尝试集成到更大的控制体系结构，您通常最终必须编写大量代码来模拟和跟踪单个机器人控制架构的行为，”Wooten说。“因为[机器人]带有捆绑包，有很多东西要找出来的艰难方式，如执行者的能力，编码器技术的细节，电路保护，电流限制，整个范围stuff that you don’t have any real access to. You have to essentially reverse engineer the kinematics of the device because there's no easy way to get your hands on that. Often there is hidden or embedded dynamic information such as factory calibration data and other parameters.”

即使是像电机参数这样简单的东西也会引起问题。罗谢尔说:“假设我们的伺服系统运行在300伏，而其他人的运行在150伏。”“如果你用300伏到150伏的马达，你就会冒烟。对于集成商来说，制造通用控制器的麻烦要比它的价值大得多。”

统一控制的未来
一个真正统一的控制方案需要某种类型的开放标准，这将迫使制造商公开其设备的属性，甚至放弃他们的一些差异化。特别是考虑到机器人市场的竞争环境，这种情况不太可能很快发生。

甚至在命令和控制级别上的兼容性也会是一个优势。有了统一的通信协议和标准化的设备配置文件，集成商和OEM机器制造商可以交换不同的机器人，对于主控制器，它们在接口、行为、数据帧等方面看起来都是相同的。然而，这样的场景将需要大量的标准化工作，在有这么多涉众的情况下，这绝不是一件容易或快速的事情。

现在,工程师需要与紧密结合机器人功能同步运动的选择工作在一个私有的环境——让机器人控制运动或PLC控制机器人或引人注目的建立一个集成系统有限的知识基础。后一种情况可能会提供额外的灵活性和性能，但它是以工程时间为代价的。

“这很痛苦，”Wootton说。“我们在少数情况下完成了它。我们已经证明，通过用更开放和一般的控制平台替换捆绑的控制器，我们可以显着提高性能，但这真的不值得这样做。我认为真正的问题更多是为所有轴控件和所有轴控件和常见数据帧的运动控制和标准状态图进行统一通信网络，了解您正在处理的所有属性。然后你可以建立一个统一的架构。“