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赛普肯:专为一体化关节打造新一代伺服驱动器Circulo

时间:2020-07-31来源:

导语:NikolaiEnsslen认为,机器人的发展就像曾经的计算机产业。曾经的计算机只作为服务器存在于大型企业,那时的人们无法想象在短短几十年后,计算机会成为触手可及的个人产品。随着机器人技术、传感器技术、电子技术、社会环境及需求的发展变化,机器人也同样会由2B的工业环境向2C市场扩展。现在的协作机器人就是一个很好的例子。

  Synapticon(以下简称:赛普肯)是德国一家以技术创新为驱动力的嵌入式技术企业,长期着力于机器人运动控制领域。该公司近年投入大量精力于中国机器人市场,并被APACCIOOutlook评为2018年度十佳机器人解决方案提供商。

  我们有幸采访到了赛普肯创始人兼CEONikolaiEnsslen。在访谈中,Ensslen告诉我们,赛普肯一直以来专注于伺服驱动控制硬件和软件的研发。不同于传统伺服驱动厂商,赛普肯将终端应用的实现也纳入设计范畴,除了考虑驱动器产品的集成设计,还将电机、制动器、减速器、传感器等纳入考量,结合实际应用为用户提供集成化的设计和对应的技术支持。

  Circulo产品设计理念与特点

  NikolaiEnsslen表示,在现代机器人行业中,协作机器人作为由工业机器人延伸的新兴领域正在极速发展。赛普肯着眼于这一尖端领域,与行业同仁进行深入探讨后发现,尽管用户对于底层零部件的需求是高度近似的,但由于市场上缺乏专门适配、符合预期的标准化驱动产品,各厂商为了研制可靠的机器人产品往往需要分散大量精力,费心于零部件的集成或是自主研发迭代。当机器人产业的技术竞争点更多在于上层控制与具体应用,各厂商于驱动零部件耗费的大量精力既不利于自身竞争,也造成了大量的同质化产出,影响了行业发展。在与厂商的紧密合作基础上,赛普肯综合运动控制集成的各环节,最终研制了集成一体化驱动产品Circulo,专门适配协作机器人一体化关节,寄望解决行业痛点,推动并伴随领域快速发展。

  NikolaiEnsslen表示,相比削减功能,降标准缩小体积,赛普肯的理念是在丰富驱动器功能的同时,着力提高效率,减小体积。赛普肯原有的SOMANET伺服驱动器作为通用产品,已被应用于传统工业机械臂、协作机器人、服务机器人、AGV、特种机械等尖端应用领域。Circulo系列是在SOMANET的技术基础上,针对协作机器人一体化关节,将传感、驱动、制动、传动集成一同纳入设计考虑推出的高度集成化产品。其不仅在结构外形上更适应一体化关节集成,具备模块化、易走线等特点,还为用户提供可选的集成单/双编码器方案、制动方案,对关节内部的部件集成提供设计参考和技术咨询,最终通过高度集成化设计和技术支持,在提高终端产品可靠性和性能的同时,降低用户硬件和工程成本。

  Circulo系列伺服驱动器技术剖析

  Circulo系列伺服驱动采用模块化架构,本体由IO模块、处理器模块、驱动模块、可选的传感模块和可定制的集成散热结构组成。目前系列包含两个尺寸,分别是输出700W,内径20mm,外径72mm的Circulo700,和输出1800W,内径40mm,外径92mm的Circulo1800,并为深度用户提供基于机械结构定制的尺寸微调。

  Circulo伺服驱动器

  Circulo伺服驱动器主要面向常见于机器人关节的三相交流电机,如直流无刷(BLDC)、永磁同步(PMSM),并可选于本体集成两枚绝对值编码器(18位,可选电池多圈),内含自动校准。除内置编码器外,其也提供外部编码器接口,可适配最多两枚外接编码器,支持ABZ、SSI、BiSS-C、A-format等协议。在提供集成式产品加速机器人研制开发的同时,也提供适配的自由度,利于过渡及测试。

  Circulo伺服驱动器在控制算法方面,采用独有的基于模型预测的矢量控制算法(Model-predictiveFOC),结合采用最先进的开关元件制作的现代微型逆变器,使得驱动器在维持高控制频率,满足精密控制需求的同时维持低热耗,满足微型驱动产品需求。其本体也在多年的经验积累下,综合考虑了一体化关节的集成设计,提供充分的散热能力。

  在通信方面,其采用EtherCAT总线通讯技术。作为基于以太网的新一代总线技术,EtherCAT具有领先的实时性和同步性,并支持多种设备连接拓扑结构。同时为了满足不同用户的需求,赛普肯还可以提供Ethernet、CANopen、PROFINET、SERCOSIII、Ethernet/IP等通讯支持。

  在功能安全性方面,Circulo板载基于24VI/O的STO(安全转矩关断)和SBC(安全抱闸控制)功能,结合安全模块将为用户提供SIL3PLe级别的安全保护。

  赛普肯还为产品配备了专门的调试工具OBLAC,其直观的用户界面提供多种调试功能,使得用户的设置调试过程十分简便。软件提供基于系统辨识和主导极点配置的控制器自动调参功能,为用户一键实现鲁棒控制,并提供响应时间、带宽等参数滑条,供用户拖拽实现控制器微调,同时也为熟练用户提供手动调试接口。

  赛普肯企业文化精髓

  据赛普肯创始人兼CEONikolaiEnsslen介绍,公司大部分成员于德国斯图加特总部工作,其余在欧洲、中国各地分部任职。公司成员约50人,其中30多人为技术人员,于各自的领域有着不俗的经历,使得公司成为技术引领的专精企业。公司的成员来自德、中、美、法等10多个国家,秉承开放包容的文化理念,以扁平管理模式,促使不同领域、不同工作背景的员工进行深度的协作及思想融合,发挥各自知识优势和技术创新能力,共同以创新的思维打造高质量的产品。

  重视拓展中国市场

  赛普肯专为协作机器人推出的Circulo系列产品更加趋于小型化、应用集成化,采用新的思路实现对关节部件的整合,极大的节省了安装空间,并为客户显著降低机器人开发周期及成本,提高产品的可靠性和性能。NikolaiEnsslen表示,目前我们非常重视亚洲市场的拓展,尤其是中国市场。自2013年以来中国连续六年成为全球工业机器人应用和需求的最大市场,其间协作机器人和物流AGV等发展迅速,广阔的市场和强劲的需求对我们具有极大的吸引力。在协作机器人领域,一方面国内不断有新的厂家涌入,对适配的高品质伺服驱动产品需求很大;另一方面,众多新品的推出也需要有实力的供应商进行技术支持,实现高竞争力的转化。在国际市场中,欧美厂商更愿意选择专业伺服驱动器厂家进行定制化生产,而中国机器人本体制造商更倾向于采购标准的伺服驱动器产品。赛普肯也是根据这一需求推出了首个面向协作机器人的标准品Circulo系列,同时也能为有特定需求的客户提供定制化服务,就相关产品的定制和一体化的解决方案进行进一步合作。

  作为赛普肯创始人兼CEO,NikolaiEnsslen表示其一直高度关注中国市场的需求。目前赛普肯已在我国的重点城市进行了布局,其中包括上海、北京、深圳、广州、苏州和南京等,为客户提供深入和专业的技术应用支持。同时赛普肯也真诚期待有识之士和有实力的经销商加入,共同耕耘和拓展中国广阔的机器人市场,助力中国机器人高质量发展。

  未来技术发展和市场看法

  NikolaiEnsslen认为,在驱动控制技术方面,分布式驱动控制将是未来机器人产品发展的方向之一。当前在工业机器人和工业自动化领域,驱动器往往还是作为集中控制的一部分,伴随大量的线缆被放置在电气柜中。未来随着技术变革,分布式驱动技术将使得电气柜逐渐减小甚至消失,驱动器等控制部件将集成于产品内部,真正成为产品的一部分。目前这一趋势已经在协作机器人和一些新的工业产品上显现,我们也在与一些顶尖厂商合作推动这一过程的进展。目前我们已于微型嵌入式产品达到了66A有效电流的高效输出,未来我们将结合独有的控制技术和新一代的电子元件,将驱动器效率和功率范围再次提升,于更广泛的应用中逐渐取代传统驱动器,实现控制部件向微型化、高效率、分布式的变革。

  NikolaiEnsslen认为,机器人的发展就像曾经的计算机产业。曾经的计算机只作为服务器存在于大型企业,那时的人们无法想象在短短几十年后,计算机会成为触手可及的个人产品。随着机器人技术、传感器技术、电子技术、社会环境及需求的发展变化,机器人也同样会由2B的工业环境向2C市场扩展。现在的协作机器人就是一个很好的例子。协作机器人因其更智能、安全、易用等优点正代表着机器人逐步从大众看不见的工业应用领域进入可见领域如服务、医疗、教育等,而赛普肯的愿望就是成为推动这一发展的可靠力量。

标签: 赛普肯一体化关节伺服驱动器

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