在工业机械领域,机器人实现了强劲的市场增长。多个国家和地区的劳动力萎缩与人口老龄化造成了供应短缺与人工成本上涨,在此形势下,流程效率提升和自动化相比以往更显迫切。制造业和其他工作场所正加速普及多轴机器人,帮助实施多样化的操作与运输任务。

 

除了在安全罩后面运行的传统机器人,协作式机器人和自动引导车辆(AGV)的使用也在不断增加,这些机器能够与人类协同配合。过去,自定义大规模集成(LSI)一般用于机器人控制,半导体制程的小型化推高了开发成本,开发工作一般需要数年的时间。安全措施对机器人也必不可少。例如,在检测到有人闯入安全罩后,需即刻使用光帘或其他类似传感器阻止机器人运行。这就要求机器人制造商开展认证,确保产品符合一些地区的相关标准。

 

这个问题是支持逻辑复制的英特尔® FPGA 作为 ASIC 替代选项被越来越多用在机器人中的原因之一。英特尔® FPGA 具有出色的器件可靠性,已被广泛用于各种工业机械中。在 FPGA 行业,英特尔还是首批实行功能安全标准和相关认证的厂商之一。

 

兼具小巧身形和快速精准控制能力的机器人控制器

Yaskawa Electric 是工业机器人的主要制造商。该公司的六轴垂直多关节型机器人以 Motoman 品牌行销全球,用于广泛领域,包括电弧焊、点焊、喷漆、搬运和组装、生物医学应用、码垛、冲压件搬运、剪切、切割、激光切割、去毛刺、 抛光、涂层,以及用于 LCD 或光伏电池的半导体晶圆和玻璃板的运输。近年,该公司还着重开发能够与员工在生产线上协同合作的协作式机器人(cobot)。

 

 

除了机械手(具有多个动作轴的机械手臂),工业机器人还需 要一种称为示教盒(programming pendant)的器件(用于教导机器人执行相应动作)和控制器(在每个轴中复制示教盒教导的动作)。

 

YRC1000 高性能机器人控制器改进了加速控制,取代了过去的速度控制机制,这意味着该控制器能够以最大速度操作机械手。同样,一种全新的机械手臂末端轨迹控制技术可帮助精准复制相同轨迹(不受速度影响),包括在测试操作中以及在重放模式下。YRC1000 是 Yaskawa Electric 机器人控制器中尺寸最小的型号,相比之前的 DX200 型号体积减小了 50%。其他特性包括兼容不同国家和地区的不同电源标准。

 

 

为提高性能和精准度,Yaskawa Electric 选择将多个英特尔® FPGA 用于相关应用,包括机器人控制、伺服控制和功能安全。

 

使用英特尔® FPGA 的主要优势:

(1) 更高的伺服控制性能和更低的功耗;

 

(2) IEC 61508 和其他功能安全标准要求的多数安全相关系统都可整合到英特尔® FPGA 中;

 

(3) 成本降低;

 

(4) 具有更长的产品生命周期,可满足工业领域客户的需求;

 

(5) 相比 ASIC,FPGA 缩短了开发和验证周期;