自动化的粘合剂:运动控制和集成

在过去的二十年里，工业自动化、运动控制和机器人技术的成本结构已经逐步改善。随着硬件和外围设备成本的下降以及易于使用的硬件和软件的开发增加，自动化应用也在扩大。

在经历了短暂的疫情和供应链问题之后，制造商再次以惊人的速度前进，部署自动化和运动控制以跟上需求的步伐。与此同时，由于劳动力成本的增加、灵活性的需要以及自动化进入门槛的显著降低，新一代自动化公司和专业人士正在引领简单化的趋势。

协作机器人都是很好的例子。诸如通用机器人公司和Kassow机器人让更多的中小型公司更容易加入到自动化的竞争中来，它们的硬件设置简单，软件易于编程，非常适合自动化简单的应用程序。

“十年前，实现机器人需要派人去上一周的课程，学习如何进行基本的机器人集成，”执行副总裁乔纳森·施罗德(Jonathan Schroeder)解释说，中国人民银行线性。“如今，一个大学实习生可以在几个小时内安装一个优步机器人来完成更复杂的任务。”

从复杂到简单

尽管自动化经验有限的新用户现在能够快速处理许多简单的自动化任务，系统集成商保持自动化和运动控制，处理越来越多的复杂自动化系统，这些系统集成了多个机器人或机器视觉系统以及更大的交钥匙解决方案。就像魔术师在工程和艺术的融合中保持平衡一样，集成商似乎利用不同的自动化技术将令人惊叹的系统从帽子里拉出来，并确保每个功能都按照设计来满足特定的应用需求。

在过去，由于复杂性，只有拥有资本、投资策略和内部资源的大公司才能选择自动化。主要驱动力是降低成本，以提高利润率，使业务更有利可图。复杂的自动化需要特殊的技能来集成运动控制驱动系统，机器人，以及其他自动化技术。

“以前，可能需要几个工程师来实现一个自动化系统。机械工程师选择和尺寸机械运动系统组件，以满足有效载荷，精度和速度的要求。一位电气工程师负责连接控制装置，另一位工程师可能负责编程。”施罗德说。“现在，随着对简化一切的关注，我们看到越来越多的应用程序，一个工程师可以从头到尾管理整个项目。”

整合少即是多

在过去，降低成本是许多自动化项目的主要目标，但最近，制造商选择自动化，以更快的速度交付更低的价格点改进的产品。自动化供应商通过更集成的解决方案来解决这种上市时间的挑战，帮助制造商尽快将产品送到分销商和客户手中。

Schroeder指出，在系统中嵌入额外的电子设备是运动控制驱动系统中最重要的进步之一。他说:“以前的系统是简单的机电设备，如电机和轴承，现在有了传感器，可以早期检测故障，并允许设备连接到网络。”“另一个是集成的简化，特别是在软件和电气方面。”

集成驱动器产品的进步就是一个很好的例子。根据Biren Patel的说法，如今提供的马达-齿轮-控制器组合比以往任何时候都多，maxon移动解决方案和电子系统业务发展经理。他解释说:“maxon在电机和控制器方面的深厚知识及其整体系统方法在最小化损耗和最大化功率密度方面提供了巨大的优势。”

该公司的可配置IDX系列驱动器就是一个很好的例子。maxon开发了一种ASIC来处理外设功能，并协助其驱动器的小型化，这在开发紧凑型集成驱动器解决方案中非常有用。ASIC开发的另一个优势是最小化验证工作，这导致了更低的产品成本和更快的开发周期，因为标准功能的测试只需要做一次，而不是为每个新的离散解决方案。

Patel说:“将完整的驱动系统集成在一个封装中，减少了OEM所需的电缆和电缆布线数量，从而简化了设计并限制了需要库存的组件数量。”拥有独立的驱动器还可以帮助减少主控制器需要处理的任务数量，并且安装所需的技能最低，因为只需要安装一个组件。此外，在许多情况下，集成驱动器都是预先配置和调优的，因此需要处理的安装软件更少。”

更快进入市场

从开始到结束，机器制造商、原始设备制造商和系统集成商可以利用最新的自动化技术将他们的系统更快地推向市场，因为多年来设计、编程、调试和支持自动化系统所需的工程努力已经减少。

在硬件方面，例如，机器制造商现在可以购买一个完整的线性驱动器系统，而不是购买单独的部件，例如线性导轨，电机，变速箱和传动带。这种方法不仅缩短了集成时间，而且降低了集成所需的技术技能水平。

工程师还可以通过增加软件的灵活性和功能来提高效率并减少开发时间。例如,ctrlX自动化从博世力士乐公司提供一定程度的自由和效率，允许开发人员快速和创造性地克服当代自动化编程的挑战。博世力士乐自动化和电气化产品经理Dan Barrera表示，该自动化平台包括以下内容:

• 不使用硬件的工程任务的虚拟开发控制和软件环境
• 基于web的系统配置门户，无需安装软件即可实现快速简单的启动
• 自由选择编程语言，以尽量减少技术知识要求(例如，IEC 61131: PLCopen, G-Code, C/ c#， Python, Java, Node-RED, Blockly等)

“随着自动化技术的最新进展，包括工业pc、人工智能、传感器、视觉、通信和安全，我们能够设计和设计更加开放、灵活和可扩展的系统，这些系统可以帮助我们将IT和OT比以往任何时候都更紧密地联系在一起。这是迈向更全面的工厂自动化的一步。”“在博世力士乐，我们看到了将控制驱动技术、IT、人工智能和物联网的最新进展相结合的重要性，这有助于我们在自动化的新世界中挖掘数字化和网络化的潜力。”

适应性强的自动化

制造需求已经从早期的成本控制努力发展到更快、更便宜地制造更好的产品。现在自动化的主要焦点是提供灵活和可定制的生产。其原因远远超出了满足当今客户多方面的偏好，还包括帮助缓解采购问题、运输延误、劳动力短缺，以及通过以更低的成本结构扩大生产规模，轻松适应需求的起伏。

施罗德预测:“机械设计的创新将会继续，电机和驱动器将更加集成，设计将更加紧凑。”“但最重大的突破将出现在软件和编程方面，这将使集成变得更加容易和快速。”

帕特尔对此表示赞同，他指出驱动软件的突破是支持集成驱动的关键之一。他说:“这将有助于简化集成过程，并允许机器人和自主移动机器人开发人员专注于开发更复杂的应用程序，而不必担心控制电机所需的运动命令和算法。”

巴雷拉认为，该行业将开始效仿消费类电子产品的用户友好性，使自动化像操作智能手机一样简单。“我们的ctrlX自动化解决方案以智能手机为例，它带来了最高水平的功能集成和灵活的应用技术，用户可以轻松地个性化他们的设备。此外，我们提供了一个共同的生态系统，ctrlX WORLD，围绕ctrlX AUTOMATION，开发伙伴可以通过共同创造介绍自己的优势和解决方案，这为用户提供了广泛的应用程序，并使他们能够从不断增长的生态系统中受益。”

可以从今天的自动化技术中受益的制造商涵盖了从机器人到那些希望升级的制造商。不管制造商的经验水平如何，很高兴知道有这么多公司在自动化方面有丰富的经验。这些公司提供了许多资源来帮助您开始，提供方向，并确保您的下一个自动化项目将有助于适应未来的需求。