Elmo的解決方案
Elmo驅(qū)動(dòng)器：
Elmo的超小體積、性能強(qiáng)大的伺服驅(qū)動(dòng)器被用來(lái)完成這項(xiàng)挑戰(zhàn)任務(wù)。
伺服驅(qū)動(dòng)器直接安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)上，保證了機(jī)器人尺寸小巧結(jié)構(gòu)緊湊。
兩個(gè)大功率的超小體積驅(qū)動(dòng)器Gold SOLO GUITAR用來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)基礎(chǔ)關(guān)節(jié)電機(jī)，以支撐整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
這款驅(qū)動(dòng)器的持續(xù)50Amp和峰值100Amp的電流輸出能力足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)在高速、高加速度和高減速度的狀況下運(yùn)行。
此外，五個(gè)迷你型Gold SOLO WHISTLE驅(qū)動(dòng)器可以輸出持續(xù)20Amp和峰值40Amp電流，用以驅(qū)動(dòng)另外五個(gè)關(guān)節(jié)。
系統(tǒng)里的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器既可以在高速、高加減速情況下運(yùn)行，又可以在低速情況下運(yùn)行，并且都能保證極高的精度和準(zhǔn)確性。用同一款驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)反差如此巨大的高低速操作是得益于驅(qū)動(dòng)器1:2000的動(dòng)態(tài)電流范圍和非常寬的帶寬響應(yīng)。
一個(gè)驅(qū)動(dòng)器物理尺寸足夠小到能直接安裝在機(jī)器人關(guān)節(jié)上，幾乎是這種復(fù)雜機(jī)器人項(xiàng)目的唯一選擇。
把驅(qū)動(dòng)器放置在離編碼器反饋?zhàn)銐蚪牡胤娇梢怨?jié)省電纜，減少干擾影響，獲得比較低的EMI和RFI指標(biāo)，系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提升。
另一個(gè)讓驅(qū)動(dòng)器更易集成進(jìn)關(guān)節(jié)的特性是驅(qū)動(dòng)器固有的堅(jiān)固性，可以承受關(guān)節(jié)內(nèi)極高的機(jī)械加減速度。
Elmo應(yīng)用工具：EASII軟件
Elmo高級(jí)且易用的配置工具，EASII軟件，可以幫助客戶(hù)調(diào)試網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)軸，達(dá)到最優(yōu)的伺服性能。
系統(tǒng)辨識(shí)、合適的控制器設(shè)計(jì)、使用高階濾波器克服機(jī)械系統(tǒng)缺陷等可以提升系統(tǒng)獲得最優(yōu)伺服性能，這僅僅是這個(gè)工具的一部分功能。
此外，使用帶特殊位置分組增益的簡(jiǎn)單、高級(jí)的系統(tǒng)辨識(shí)方法進(jìn)行多軸系統(tǒng)辨識(shí)可以消除不同軸之間的交叉影響。在這個(gè)應(yīng)用中還用到了更多其他具有特色的功能，最終目標(biāo)是獲得最高帶寬、最快的響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)保證機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定、平滑，并且具有很高的裕度。
系統(tǒng)里的每個(gè)軸采用雙閉環(huán)控制算法來(lái)提高減速機(jī)后端關(guān)節(jié)末端位置的定位精度。
增量式編碼器和Hall元件作為速度環(huán)反饋置于減速箱前端，19位高分辨率絕對(duì)值編碼器作為負(fù)載末端位置反饋，這樣的用法只是Elmo金線系列驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)用法。
雙閉環(huán)控制算法可以提升伺服電機(jī)性能達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。
Elmo提供PCB插針安裝式驅(qū)動(dòng)器，也可以同時(shí)配套提供接口轉(zhuǎn)接板，這允許客戶(hù)通過(guò)轉(zhuǎn)接板連接EtherCAT總線、IO和編碼器反饋。
多軸運(yùn)動(dòng)控制器：白金版Maestro
控制整個(gè)系統(tǒng)的是Elmo高級(jí)的多軸運(yùn)動(dòng)控制器P-MAS,通過(guò)實(shí)時(shí)串行EtherCAT總線在250us內(nèi)同步16個(gè)軸(最短可現(xiàn)實(shí)100us內(nèi)同步8個(gè)軸)。
Elmo的高級(jí)多軸運(yùn)動(dòng)控制器P-MAS可以提供內(nèi)容豐富的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)功能，例如Cartesian, SCARA,3-Link,Delta等等，使用這些功能就可以很容易應(yīng)對(duì)機(jī)器人應(yīng)用的挑戰(zhàn)。
內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)學(xué)功能支持MCS(機(jī)器坐標(biāo)系)和PCS(產(chǎn)品坐標(biāo)系)，在翻轉(zhuǎn)、傳送和其他外部裝置中可以實(shí)現(xiàn)完全同步。
此外，P-MAS為客戶(hù)應(yīng)用預(yù)留了一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核。這部分內(nèi)核允許機(jī)器人開(kāi)發(fā)用戶(hù)編寫(xiě)自己特殊的運(yùn)動(dòng)學(xué)轉(zhuǎn)換方程，這一功能使得P-MAS支持任何高端的機(jī)器人，幾乎不受類(lèi)型限制，因?yàn)榭蛻?hù)可以針對(duì)應(yīng)用編寫(xiě)自己的運(yùn)動(dòng)學(xué)功能。
對(duì)于這種在250us總線循環(huán)時(shí)間內(nèi)完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解計(jì)算的應(yīng)用必須使用基于四核強(qiáng)大處理器的多軸運(yùn)動(dòng)控制器P-MAS。
運(yùn)動(dòng)學(xué)方程解算是在用戶(hù)實(shí)時(shí)應(yīng)用程中進(jìn)行的，計(jì)算系統(tǒng)中所有軸的目標(biāo)位置、目標(biāo)速度或扭矩并在每個(gè)EtherCAT總線周期輸出。
DS-402協(xié)議中的循環(huán)同步模式是Elmo的EtherCAT版本驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)操作模式。
在P-MAS和上位主機(jī)、PLC或HMI之間多種標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)門(mén)的通訊協(xié)議使得P-MAS與第三方設(shè)備通訊變得十分容易，如觸摸屏、手操板、PLC和PC機(jī)等。
與上位主機(jī)的通訊能力如Ethernet, TCP/IP和UDP協(xié)議，快速的二進(jìn)制協(xié)議如MODBUS和Ethernet/IP, 使得與上位主機(jī)之間的通訊變得快速而有效。
機(jī)器人工作在兩種模式，第一種是示教模式，第二種是工作模式。
在示教模式下，操作人員可以沿著需要的工作路徑移動(dòng)機(jī)器人手臂到一些關(guān)鍵位置點(diǎn)上，在移動(dòng)過(guò)程中多軸運(yùn)動(dòng)控制器記錄下相關(guān)的位置點(diǎn)以便在工作模式下復(fù)現(xiàn)工作路徑。
在示教模式下伺服驅(qū)動(dòng)器是運(yùn)行在同步循環(huán)力矩模式。除了目標(biāo)力矩命令外，多軸運(yùn)動(dòng)控制器還會(huì)輸出額外的補(bǔ)償力矩去克服重力、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)等阻抗因素，維持拖拽過(guò)程平滑。
這種復(fù)雜機(jī)器人解決方案的亮點(diǎn)之一就是整個(gè)示教過(guò)程對(duì)一個(gè)不會(huì)編程的操作人員來(lái)說(shuō)十分簡(jiǎn)單，大部分工作不需要具有編程經(jīng)驗(yàn)或技巧就可以完成。
第二種操作模式就是正常工作模式，在這種模式下多軸控制器根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型來(lái)計(jì)算七個(gè)軸的目標(biāo)位置和速度(DH矩陣逆解)，如果必要的話，基于機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的補(bǔ)償力矩會(huì)被加到總的輸出力矩中。伺服驅(qū)動(dòng)器是工作在循環(huán)同步位置模式或者循環(huán)同步速度模式，接收目標(biāo)位置/速度命令和力矩偏置命令。
方案亮點(diǎn)
?無(wú)可匹敵的伺服驅(qū)動(dòng)器性能
?可以做到250us內(nèi)16個(gè)軸完全同步和坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)
?小體積、高功率的伺服驅(qū)動(dòng)器直接安裝在關(guān)節(jié)上
?超大動(dòng)態(tài)電流范圍適于高速和高精度
?雙閉環(huán)控制性能
?支持多種反饋(增量式編碼器和絕對(duì)值編碼器)
?使用性能強(qiáng)大的多軸控制器實(shí)現(xiàn)同步和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算
?快速、實(shí)時(shí)的EtherCAT總線網(wǎng)絡(luò)
?最優(yōu)的伺服驅(qū)動(dòng)器性能—高帶寬帶來(lái)的就是快速的響應(yīng)時(shí)間
?功能強(qiáng)大的EASII軟件使機(jī)器人的配置和實(shí)施變得很容易
?最高效率和極致的穩(wěn)定性
?堅(jiān)固耐用，驅(qū)動(dòng)器可以安裝在任何位置
?RFI很低的EMI和RFI指數(shù)
