摘要：本文旨在介紹EP3E伺服驅動器在Tripod機器人上的應用，同時為客戶提供一套完整的基于PowerLink總線的多機器人電控系統解決方案。

1概述

近年來，隨著人力成本的大大提高，客戶對機械自動化程度的提高日益迫切。Tripod機器人是并聯型的3關節機器人的機型，具有剛度大、受力平衡、承載能力強、誤差小、精度高、自重負荷比小、結構簡潔、動力性能好、動作快速、控制容易、靜音和低維護等特點。Tripod機器人非常方便安裝工業視覺和各類型的末端執行器，可自動識別、定位輸送帶上快速移動的各種工件，實現機器人高速、精準的動態跟隨輸送帶連續分揀作業。所以，tripod機器人廣泛應用于藥品包裝行業，電子產品行業的撿取，食品包裝行業，建筑行業的搬運與組裝。

國內的建筑行業有著大量的分揀應用需求，特別適合tripod機器人完成。以建筑行業的瓷磚為例，瓷磚從高溫窯爐產線輸出，產線寬度為2-3m寬，輸出的瓷磚表面溫度為90℃左右，而且瓷磚出爐后在單位時間內傳送帶瓷磚的傳輸量非常大，要求能夠快速完成分揀與堆垛功能。雖然國內并聯機器人處于快速的發展中，但國內的tripod機器人大多都是采用單臺套的控制，一個運動控制單元只可以完成單個tripod機器人的控制，無法完成多個tripod機器人的協同控制。所以，瓷磚傳輸生產線安排4臺tripod機器人，每臺機器人按A/B兩區輪流進行瓷磚的分揀與堆垛，以確保連續工作。

EP3E伺服驅動器是武漢邁信電氣技術有限公司最新推出的國內首款基于PowerLink總線的伺服驅動器，可以外接單圈或者多圈絕對式編碼器，實時總線抖動在線同步調整等創新技術，為客戶提供更加高性能，更加靈活，更加安全的伺服系統。

EP3E伺服驅動器從產品尺寸，連線方式來說非常適合多機器人的工業現場生產，其PowerLink總線一網到底的連接方式，接線方式更加方便，可以為客戶的多臺Tripod機器人的自動化流水線提供更多的便利，可以為客戶提供更加有性價比的方案。

2Tripod機器人控制

本次項目所使用的是Tripod機器人是國產的最新本體，具有結構緊湊，生產效率高，精度高，過載能力強等特點。該項目用于瓷磚的自動撿磚與堆垛生產線，適用于多臺tripod機器人的協同撿磚，堆垛一體化的等場合。該產品框圖見圖1。

圖1多臺tripod機器人解決方案的照片

3系統設計

3.1客戶需求

客戶要求Tripod機器人具備較高的工作速度，以及，非常高的生產線柔性的調整功能，能夠自動完成產線的撿磚與堆垛等功能，同時要求非常高的穩定性。此外，客戶要求能夠實時的通過遠程訪問來查看多臺機器人的工作狀態。

3.2系統設計方案

通過對客戶需求的深入分析，我們為客戶設計了“B&R的X20控制器+EP3E伺服驅動器”的電控解決方案，如圖2所示。

圖2多臺Tripod機器人電氣方案圖

這套系統的優勢在于：

(1)融合MC，CNC，robotics，機器視覺的X20運動控制系統

基于X20的多臺tripod協同解決方案是利用通用運動控制技術設計平臺，通過PowerLink總線技術將機器人、CNC、多軸運動和單軸定位組成一個系統。可以實現復雜的路徑信息應用到機床和生產機械中，還可以實現多軸關節的機器人控制，進行復雜的3D圖CNC加工。借助實時操作系統，運動控制循環時間可達400μs，CNC、PLC、I/O和驅動器可至微秒級高精度同步，同一處理器處理運動控制和邏輯控制，CNC和PLC同步運行任務。

X20的軟件軟件框架如圖3所示，所支持的機器人技術包括：

1.支持標準DIN66025的標準語言，支持客戶自定義解釋語言；

2.每個系統擁有8個CNC通道，每個CNC通道插補最多15個軸參與，每個CNC通道非插補不限制軸數；

3.各路徑段具有“程序段預讀”功能，優化運動軌跡，可以實時更改速度倍率；

4.二十余種多軸運動轉換，支持客戶自定義坐標變換；

圖3X20的軟件系統框架

(1)EP3E高性能伺服驅動器

EP3E是國內首家通過EPSG組織的一致性測試的產品，因此可以很好的與X20控制器進行配合；同時，EP3E內置的電流環，速度環，以及位置環的控制周期分別為50us,100us,100us，可以支持17bit的多摩川單圈與多圈編碼器，或者，20bit的尼康單圈與多圈編碼器，或者，23bit的多摩川的單圈與多圈編碼器，支持實時以太網總線的抖動同步調整技術，可以充分滿足MC，CNC，robotics對于動態響應和同步性的要求。

(3)機器視覺系統采用第三方的視覺傳感器系統

第三方的視覺傳感器系統，具有獨立的視覺識別與算法功能，可以通過普通以太網與我們完成通訊功能。

3.3系統軟件框架

圖4系統軟件框架

系統軟件由Configuration、System、Cnc以及Axes等模塊組成，Configuration模塊負責整個系統的配置工作，System負責系統狀態機，Cnc和Axes分別負責插補通道狀態機和軸狀態機。為實現完整的機器人軟件功能，系統軟件還包括如坐標變換Trf、伺服通訊SDCConfig及人機界面通訊HMIControl等功能。

VisionSensor完成視覺傳感器傳輸的模塊單位的數據內容。

Cyclic#1,控制周期為2ms,由SDCConfig，System,Config,Cnc,Axes,Trf，Manager,VisionSensor等模塊組成，

Cyclic#2,控制周期為20ms,由MBSerialS,HMIControl等模塊組成，其中，MBSerialS模塊完成ModbusRTU協議的通訊，HMIControl模塊完成，

4系統性能測試

在實際測試過程中，系統用了很短的時間就調試成功。

圖5在軟件仿真中的圖片

圖6插補周期為2ms時，4臺Tripod機器人協同工作CPU的負載性能

5結束語

武漢邁信電氣致力于為國內自動化設備廠商提供PowerLink總線伺服驅動器，實現MC，CNC，robotics對伺服系統的無縫銜接，從而實現國產機械自動化的PowerLink總線化，降低國產機械設備的總體成本，提高機械設備的競爭力。