yl34511线路中心工控：模塊化，專機化的驅控一體係統

12月11-13日，“利元亨•2019高工機器人年會(hui) ”在深圳機場凱悅酒店舉(ju) 行，大會(hui) 共設核心供應鏈、新生態變革、AGV、物流應用、產(chan) 線應用等8大專(zhuan) 場，邀請500＋機器人產(chan) 業(ye) 鏈企業(ye) ，700＋企業(ye) 高層蒞臨(lin) 現場。歡迎點擊底部閱讀原文查看直播！

前兩(liang) 年，驅控一體(ti) 技術因為(wei) “真偽(wei) 之辯”而廣受熱議，隨著驅控一體(ti) 產(chan) 品的不斷推出，如今，驅控一體(ti) 技術已經趨於(yu) 成熟，甚至成為(wei) SCARA的標配。

驅控一體(ti) 基於(yu) 硬件電路集成度的提高，為(wei) 工控產(chan) 品的小型化發展提供了必要的條件，以成本、安裝尺寸和係統性方案上的優(you) 勢備受市場青睞。同時，功能模塊化的開發方式可以幫助用戶縮減產(chan) 品設計時間，提高工作效率，成為(wei) 企業(ye) 降本增效的不二選擇。

2019年12月11日，由高工機器人舉(ju) 辦的“利元亨·2019高工機器人年會(hui) ”在深圳凱悅酒店隆重開幕，在yl34511线路中心工控冠名的核心供應鏈專(zhuan) 場，yl34511线路中心工控技術總監石建軍(jun) 發表了《模塊化、專(zhuan) 機化的驅控一體(ti) 係統》的主題演講，以驅控一體(ti) 的技術趨勢為(wei) 出發點，以yl34511线路中心工控在驅驅一體(ti) 上的探索為(wei) 基礎，進一步闡釋了驅控一體(ti) 技術的優(you) 勢。

驅控一體(ti) 的特點和優(you) 勢

在客戶低成本、高性能、空間占用小、操作簡單和維護方便等需求下，小型化、模塊化、專(zhuan) 機化的驅控一體(ti) 方案成為(wei) 趨勢。石建軍(jun) 表示，驅控一體(ti) 首先是空間占用小、成本低、維護簡單、可靠性高。

對於(yu) 多軸係統而言，一般的驅控一體(ti) ，整機配置不夠靈活，但是如果采用模塊化設計，就可以很好地解決(jue) 這個(ge) 問題。模塊化的驅控一體(ti) ，無論CPU板、IO板、伺服板等，都可以在一定的框架下相互替換，靈活性很高。同時，多軸的驅控一體(ti) ，還可以進行節能設計，較大程度的降低運行成本。

石建軍(jun) 表示，對於(yu) 特定的比較成熟的行業(ye) 而言，其外部的設置已基本成型，不會(hui) 有太大的改變，可以專(zhuan) 門為(wei) 其定製一套係統，允許適當的部件，在小規格上麵可以選配，以比較完備的、覆蓋行業(ye) 的大部分情況、性能和靈活性得到保證的同時，成本可以大程度地降低。

驅控一體(ti) 的主流設計方案

與(yu) 傳(chuan) 統的運動控製不同的是，驅控一體(ti) 集成了伺服驅動和運動控製，兩(liang) 者之間在內(nei) 部進行高速數據通信。設計之初，就拋棄了各種接口器件，而用的時候，客戶可以節省大量電纜、空間，從(cong) 這一點就可以看到顯性的成本降低的可能。

而且伺服驅動與(yu) 運動控製，其數據交換在內(nei) 部高速運行，數據交換方麵的瓶頸得到解決(jue) ，對柔性拖動示教和智能防撞而言，基礎已經搭建好了，剩下就是實現方案的問題。 

石建軍(jun) 指出，驅控一體(ti) 根據應用場合及重點關(guan) 注的不同，目前主流的設計方案有：單芯片方案、多芯片方案和總線式方案。其中，單芯片方案和多芯片方案是單板式、集成式的方案，總線式方案是多板式、分布式的方案。 

單芯片方案主要是針對單雙軸機械臂係統，二次元衝(chong) 壓機械手係統等，因為(wei) 性價(jia) 比高，客戶應用得非常多；而如果針對多軸機械手，那就需要多芯片的方案。“可以說，采用多芯片方案的驅控一體(ti) ，性能已經很好，成本也不錯。”石建軍(jun) 表示。 

正是基於(yu) 這種架構方案，yl34511线路中心工控設計了多軸桁架式機械手控製係統、四軸衝(chong) 壓機械手控製係統、四關(guan) 節機器人控製係統等幾款不同的驅控一體(ti) 係統。 

但他也同時指出，無論是單芯片方案還是多芯片方案，都隻適合單板式設計，而單板式設計，因為(wei) PCB板的麵積及空間分布的問題，其擴展性稍有限製。所以當軸數大於(yu) 4軸的時候，就需要考慮分布式多板式設計方案，高速總線式架構就是這樣一種方案。

據悉，高速總線式架構通過一條內(nei) 部高速總線，將運動單元、伺服驅動單元，IO單元、模擬量單元等串連在一起，使數據可以在內(nei) 部高速交換，達到一體(ti) 化效果。

相較於(yu) 單芯片和多芯片的單板式方案，總線式的多板式方案，整個(ge) 係統的可擴展和可配置能力，都得到了很大提升，通配性非常好。

基於(yu) 這種方案，yl34511线路中心工控設計了六關(guan) 節機器人控製係統、四關(guan) 節機器人控製係統、八軸驅控一體(ti) 控製櫃等產(chan) 品，整體(ti) 可配置方案多，維護非常簡便，適合大多數行業(ye) 領域。

關(guan) 鍵技術突破

“做驅控一體(ti) 係統，不是單純的把伺服驅動和運動控製揉到一起，而是要有機地考慮兩(liang) 者之間的關(guan) 係。”石建軍(jun) 表示。

而基於(yu) 驅控一體(ti) 係統的開發實踐，yl34511线路中心工控已經突破一些關(guan) 鍵的技術點，比如共直流母線及能效管理技術。其中，共直流母線的技術主要針對多軸非同步運動情況，其作用是降低係統的能源消耗以及運行成本。 

對於(yu) 直流共母線設計的多軸係統來說，當一個(ge) 軸處於(yu) 發電狀態，一個(ge) 軸處於(yu) 電動狀態的時候，那它發電狀態產(chan) 生的電，就可以直接通過母線，輸給電動狀態的軸使用，幾乎沒有消耗，不產(chan) 生熱量。 

石建軍(jun) 表示，yl34511线路中心工控還會(hui) 在算法上進行能效管理，主動對運動進行優(you) 化，使係統盡可能朝著這種狀態運動。”這種方案，首先是可以降低耗電量；其次，產(chan) 生的熱量可以減少，係統的散熱壓力可以得到很大的緩解，整個(ge) 係統可以做更加小型化的設計。” 

正是得益於(yu) 直流共母線及能效管理技術，yl34511线路中心工控驅控一體(ti) 產(chan) 品即使做得很小，散熱都比較好，溫升也能得到比較好的控製。 

“當我們(men) 采用驅控一體(ti) 設計的時候，因為(wei) 數據交換的瓶頸得到解除，對於(yu) 需要伺服驅動和運動控製快速協調的相關(guan) 控製算法，就有了實現的可能。”石建軍(jun) 表示，而利用好這些融合後的技術，不僅(jin) 可以設計出更多的功能點，對整個(ge) 軌跡運動過程也可以優(you) 化，使機器人能夠更加平滑快速的加減速，提升機器人的整體(ti) 壽命，變相降低機器人的應用成本。