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【实时侠】机器人运动控制系统的教科书可能就此要被改写!

时间:2019-07-31 来源:实时侠智能控制技术有限公司 阅读:4656

近日,实时侠智能控制技术有限公司发布全球第一款单芯片多轴驱控一体运动控制器SCIMC(Single Chip Multiaxis Integrated Motion Controller),这是一个划时代的产品,机器人运动控制系统的教科书可能就此要被改写。

 

传统意义的运动控制器和伺服控制器

在传统意义上,控制又分为运动规划和伺服控制两部分,运动规划负责将机器人的运动指令进行分析和规划,通过算法得到各个关节的电机指令;而伺服控制则按照运动规划得到的电机指令控制电机运转。负责运动规划的是运动控制器,负责伺服控制的是伺服控制器。联系运动控制器和伺服控制器之间的纽带,通常是工业总线。


传统运动控制器和伺服控制器


最早,在机器人控制上,电机指令只包含位置信息,这与工业上的其他场景应用是一样的。后来,人们发现了其中的局限性——在机器人的应用上,每个关节电机的负载和受力情况是随时发生变化的。仅仅知道要去哪里(位置信息),但不知道要拖动的东西多重(惯量信息),也不知道受力情况(加速度,重力等)如何,电机的控制变得异常吃力,无法达到高速、高精度和高稳定性。


于是,借助于工业总线,运动规划和电机控制之间的交互信息变的越来越多,可以支持越来越复杂的控制算法。自此,机器人的速度,精度和稳定性上了一个很大的台阶。


但是逐渐的,工业总线的瓶颈显现出来,主要体现在几个方面:

1)带宽:数据的传输能力,可以类比为高速公路的车道,车道越多,可以保证更多的车辆能够快速通行;

2)绝对延迟:即数据从一个节点传到另一个节点的时间,类比为车辆从一个地方到另一个地方需要的高速公路行驶时间和上下匝道时间;

3)绝对延迟的确定性;

4)多节点之间的同步性。


这些瓶颈制约了机器人性能的进一步提升,甚至制约了人们的想象力,大家不敢去想那种需要更大量的数据交互才能完成的控制策略,不敢去想需要多轴纳秒级同步的应用,不敢去想如何把机器人作为一个整体来控制。

 

实时侠单芯片多轴驱控一体运动控制器SCIMC



之所以说SCIMC会改写机器人运动控制系统的教科书,正是因为它突破了上述的所有限制,将运动规划和伺服控制两部分之间的鸿沟完全填平:

1)带宽:芯片内的总线通信,可以认为不论你想实现什么,带宽永远不是瓶颈

2)绝对延迟:可以忽略不计

3)绝对延迟的确定性:这个问题已经不成立了,因为绝对延迟可以忽略不计

4)多节点之间的同步性:SCIMC可以实现多轴纳秒级的同步

在SCIMC中,运动规划和伺服控制浑然一体,彼此成就。运动控制系统教科书中的两个子系统的界限变得模糊了。甚至在实时侠团队内部,很少提伺服电机这个概念,实时侠团队认为,机器人整体就是个伺服系统。

 

如果只是罗列出实时侠SCIMC与生俱来的优秀素质,似乎不足以说明问题。实时侠团队在花费4年多时间打造这款全新的运动控制器的同时,开发了一款桌面型的6轴工业机器人 Rtimeman P7A,用它来验证控制器的性能,把性能对标的对象定为库卡家族速度精度最高的明星产品KR6。今年7月,工业机器人Rtimeman P7A获得国家认证机构的性能检测报告,全面达到库卡 KR6的技术指标。

 

不仅仅是驱控一体

实时侠已经开始基于现有控制系统开发基础视觉功能和力觉功能。实时侠提出了全新的概念:单芯片“驱、控、感”一体运动控制器SCIPMC(Single Chip Integrated Perceptive Motion Controller),进一步融合感觉与控制,使机器人更聪明,反应更快。

 

不仅仅是工业

工业应用只是一个开始,实时侠的雄心远不止于此,他着眼于未来,特别是对于还在襁褓中的服务机器人领域。

实时侠控制器拥有对服务机器人非常重要的三个特质:


一、体积小

与达到同等性能的工业机器人相比,实时侠 SCIPMC控制器,控制部分体积最小,可以做到一张名片大小。控制器的体积小,重量轻,整个机器人的系统功耗也随之降低。


二、功耗低

实时侠SCIPMC系统中,芯片不用单独考虑散热问题。由于芯片上无需独立风扇,进一步巩固了体积优势和系统的功耗优势。


三、可实现传感器和执行器的紧密耦合

“布鲁克斯总结了设计移动式机器人的5条经验,……传感器和执行器的紧密耦合——要低级反射,不要高级思考” ——《失控》凯文·凯利

 

可以想象一下,“驱、控、感”一体运动控制器有一天实现了类似人类小脑的功能,将为真正意义的人工智能奠定坚实的基石。

 

不仅仅是工业机器人和服务机器人

以电机为动力,需要多轴运动控制的领域都是实时侠的目标,这类应用都可以归类为广义的机器人,如:


1)电动汽车EV,特别是需要多轮协调的轮毂电机EV

2)AGV

3)无人飞机

4)多轴加工中心

5)外骨骼动力装甲

6)柔性手抓

 

实时侠以助推机器人产业发展、改变人类的工作生活方式为使命,正不断的向更专业、更智能迈进。

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