两款工业机器人开发方案平台加速从设计到对接上线进程

后疫情时代，各个行业都面对复工复产的迫切需求。如何应对用工荒，如何把生产效率提高上来，生产制造自动化、智能化无疑将提上日程。再加之今年我国将大概率进入人口负增长时代，由此带来的劳动力问题将越来越严峻，更是加速了企业们进行自动化升级的进程。
 
在产业、政策等多方面因素的持续推动下，作为自动化标志的机器人应用开始加速向各行业各领域落地开花，尤其是工业制造领域。根据2021年世界机器人大会上发布的《2021中国机器人产业发展报告》显示，2021年我国机器人市场规模预计为839亿元，其中工业机器人445.7亿元，预计到2023年，将突破589亿元。面对方兴未艾的近千亿级市场，各大半导体厂商都早早将重心逐渐转向该领域。其中亚德诺半导体（ADI）作为在工业领域有着深厚积累的半导体供应商，凭借其过硬的技术优势已经推出了不少出色的解决方案。
 

 
加速机器人技术演变，快速原型制作平台是关键
 
如今，工业机器人的比例不断提高，机器人也变得更智能、更安全，而这背后是工业机器人快速原型制作平台作为关键支撑。一个合格的工业机器人原型开发平台具备的因素有三：第一，平台需要可扩展，它必须是模块化的，支持使用不同的可互换卡，能轻松连接不同的模块或卡来测试和评估众多功能，而不像典型的评估平台仅附带少数功能；第二，模块需要提供高度的软件灵活性，例如，机器人平台可以采用开源资源，支持各种不同的操作系统；第三，该平台必须提供一定程度的硬件灵活性，为不同的接口类型提供多种连接选项，并通过FPGA能力来应对各种应用。对此，ADI为各种终端市场中的电机控制和工业机器人应用提供了出色选择——可配置运动和机器人平台，具有针对电机驱动、位置反馈、FPGA、工业以太网和电流检测的连接选项。
 

 

ADI可配置的运动和机器人平台

 
这款可配置的运动和机器人平台专为技术评估、原型制作或BOG开发而设计，是一个独立的开发平台，带有FPGA开发所需的全部标准器件，具有板载CyClone、FPGA SOM，可通过低引脚数FPGA夹层卡轻松扩展。该平台可以由电源供电，采用了ADI的低静态电流、低压差线性稳压器ADP121，该稳压器采用2.3 V至5.5 V电源供电，最大输出电流为150 mA。在150 mA负载下压差仅为135 mV，不仅可提高效率，而且能使器件在很宽的输入电压范围内工作，满载时静态电流低至30μA。同时，并配备多种接口，可满足所有连接需求。
 
工业自动化应用逐渐开始采用实时以太网连接，这需要低功耗、低延迟和性能稳健的以太网PHY器件，以便在严苛的工业环境下可靠运行。据这款可配置的运动和机器人平台还包含一个速度为 1Gb 的以太网 PHY ADIN1300、HDMI 发射器ADV7511、SD 卡连接器、按钮、LED、微型 USB 控制台端口，以及适用于所有板载电压的强大开关模式电源。稳健型工业以太网PHY ADIN1300具有业界最低的千兆PHY延迟和低功耗特性，ADIN1300可以大幅改善时间关键型线路和环路网络的性能，延迟可缩短25%。同时，降低30%功耗，无需风扇或散热器，保持产品良好散热。此外，与fido5200配合使用，可以提供实时多协议工业以太网器件连接。
 

 

 “一对多”即插即用接口方案简化系统开发
 
设计好机器人之后，需要为其提供先进的连接解决方案。因为当前的工业通信协议众多，要想更快更好的接入客户当前的工业网络，一款优秀的网络接口解决方案至关重要。首先，网络接口解决方案能够为多协议连接提供支持，不仅仅简化集成，还需提供向后兼容性，并在一定程度上适应未来的连接需求。其次，为了简化连接解决方案的部署，即插即用解决方案是理想的选择，因为它能加速开发，节省大量工程设计时间。最后，应为所有多协议互连提供统一的软件接口。对此，ADI公司提供了一款满足上述特性的网络接口解决方案RapID平台第2代。
 

 

ADI RapID 2平台

 
基于ADIN2299的RapID平台第2代是经过全面测试的完整解决方案，已预先认证，满足合规要求。其可为应用程序处理器管理工业协议和网络流量，且可以直接集成到现场套件中。

它提供一个通用软件接口，可简化与主机微控制器的集成。用户特定代码是在自己的应用程序处理器上生成。此外，该模块通过统一接口连接到通信控制器，ADI公司提供的开发所需的软件驱动程序和API。协议特定的通信则由通信控制器ADSP CM409处理。RapID2可节省时间和开发成本，降低设计风险，从而简化系统开发。
 
值得一提的是，由于模块具有统一的接口，单个主机接口硬件和软件设计支持PROFINET、PROFINET IRT、PROFIBUS、以太网/IP、集成DLR的以太网/IP、EtherCAT和ModbusTCP，选择支持所需工业协议的网络接口类型。统一接口还确保即使切换或更新协议时，主机处理器硬件或软件接口也无需更改。该网络接口通过UART、16位并行接口或以太网（未来）连接到主机处理器。
 
结语
 
当前世界范围内的消费电子和经济趋势，正向需要高灵活性、生产率和效率的高混合量、小批量、按需制造业施加压力。这也使得工业机器人正变得越来越协作，更具生产力，更智能，并且能够更好地定位，以承担起这些复杂的任务。对此，在运动控制、功能安全、高级检测和系统级设计等领域具有独特优势的ADI意在引领工业机器人技术革命，同时ADI也有能力通过检测、测量、解释、连通性和动力功能，透过现实世界中的现象，将其转化为有价值的见解和成果，无论是改进的动态控制还是工人安全。