遍地開花的驅(qū)控一體2.0時(shí)代

五年以來，從拒絕到質(zhì)疑到接受再到推崇，驅(qū)控一體的落地像所有新生事物一樣充滿了戲劇性，但結(jié)局總算是喜聞樂見。

控制柜越來越小，線纜越來越少，控制軸越來越多······從第一代驅(qū)控一體技術(shù)到第二代驅(qū)控一體技術(shù)的發(fā)展，入局者從小試牛刀到產(chǎn)品遍地開花，驅(qū)控一體2.0時(shí)代正全面開啟。

驅(qū)控一體基于硬件電路集成度的提高，為工控產(chǎn)品的小型化發(fā)展提供了必要的條件，以成本、安裝尺寸和系統(tǒng)性方案上的優(yōu)勢(shì)備受市場(chǎng)青睞。同時(shí)，功能模塊化的開發(fā)方式可以幫助用戶縮減產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間，提高工作效率，成為企業(yè)降本增效的不二選擇。

新品遍地開花

作為最早提出驅(qū)控一體概念并推出產(chǎn)品的的企業(yè)之一，眾為興基于新一代驅(qū)控一體技術(shù)的控制器新品QC410于2019年4月9日重磅發(fā)布，該控制器具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，內(nèi)部采用高速并行總線，運(yùn)算速度得到極大提升，還新增運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)劃，讓機(jī)器人做到收放自如。

驅(qū)控一體技術(shù)的更迭不僅僅體現(xiàn)在眾為興這一家企業(yè)上，事實(shí)上，早在去年年底，以自主研發(fā)著稱的配天機(jī)器人就在第一代驅(qū)控一體控制器的基礎(chǔ)上推出了采用新一代驅(qū)控一體化技術(shù)的第二代驅(qū)控一體控制器ARCCD20。

而為了滿足3C市場(chǎng)需求，華數(shù)機(jī)器人近段時(shí)間也推出了自主研發(fā)的驅(qū)控一體化高性能機(jī)器人控制系統(tǒng)，方案融合了華數(shù)機(jī)器人迄今為止最精煉的機(jī)器人控制系統(tǒng)，集成完整電柜功能，具備獨(dú)立高效的特點(diǎn)。

在近期結(jié)束的華南自動(dòng)化展上，雷賽也推出了LD2驅(qū)控一體型低壓交流伺服系統(tǒng)；針對(duì)協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用，哈工大于去年推出了驅(qū)控一體化關(guān)節(jié)；山龍智控基于新一代驅(qū)控一體技術(shù)的驅(qū)控一體新品也即將推出市場(chǎng)，目前正在測(cè)試階段。

何謂“驅(qū)控一體2.0時(shí)代”？

一方面是新品遍地開花帶來了驅(qū)控一體的進(jìn)一步普及；另一方面，是新一代驅(qū)控一體技術(shù)帶來了性能上的進(jìn)一步變革。

“現(xiàn)在伯朗特的SCARA都用驅(qū)控一體了，我們基本上都是以驅(qū)控一體為主，預(yù)計(jì)今年9月份，驅(qū)控一體柜的出貨數(shù)量會(huì)有大的飛躍?！比A成工控總經(jīng)理湯勇說。

可以說，目前已經(jīng)有相當(dāng)一部分控制企業(yè)已經(jīng)以“驅(qū)控一體”產(chǎn)品為主，不管是一軸，還是五軸、六軸；此外，在基于第一代驅(qū)控一體技術(shù)的基礎(chǔ)上，已經(jīng)有部分企業(yè)推出了新一代的驅(qū)控一體技術(shù)，相比較第一代驅(qū)控一體技術(shù)，新一代驅(qū)控一體集成度更高，性能更為優(yōu)越。

首先是體積的進(jìn)一步縮小，眾為興QC410挑戰(zhàn)硬件體積“縮小”極限，大小較上一代減小27%，高度只和一臺(tái)手機(jī)相當(dāng)，重量隨之減少43%；配天機(jī)器人ARCCD20尺寸420mm*133mm*472mm，體積26L，相比上一代控制柜體積縮小47%。

在體積縮小的同時(shí)，新一代驅(qū)控一體強(qiáng)調(diào)更快的運(yùn)算能力：眾為興QC410綜合運(yùn)算性能提高5倍，支持EtherCAT總線擴(kuò)展和PC上位機(jī)控制；山龍智控新一代驅(qū)控一體整個(gè)控制內(nèi)部走線，響應(yīng)速度可以達(dá)到納秒級(jí)。

在性能表現(xiàn)上，配天機(jī)器人ARCCD20具有更高的功率密度，更合理的走線，更高效的散熱方案；眾為興QC410具有高精度短節(jié)拍的特點(diǎn)，能夠預(yù)估伺服驅(qū)動(dòng)層狀態(tài)變化，制定最契合的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃，做到“快慢自如”，更能實(shí)時(shí)調(diào)整伺服增益，實(shí)現(xiàn)“伺服響應(yīng)更快，跟隨性更好穩(wěn)停時(shí)間更短”。

此外，集成度更高是驅(qū)控一體2.0時(shí)代的顯著特點(diǎn)。眾為興市場(chǎng)總監(jiān)王亮表示，驅(qū)控一體未來發(fā)展方向就是將目前分散的機(jī)器人主要部件、傳感器和軟件逐漸整合成一體，減小機(jī)器人安裝部署成本，降低機(jī)器人使用難度，讓機(jī)器人成為人人能用、更加好用的自動(dòng)化設(shè)備。

山龍智控新一代的驅(qū)控一體產(chǎn)品正是融合了視覺、力傳感技術(shù)，具備更高的集成度。山龍智控總經(jīng)理曾雨權(quán)認(rèn)為，通過將視覺、力控、電機(jī)等所有的技術(shù)融合到一個(gè)控制系統(tǒng)中，使得該驅(qū)控一體設(shè)備在信息交互上帶寬更大，實(shí)時(shí)性更好，產(chǎn)品的成本也更低。此外，力覺、視覺和控制系統(tǒng)共用一個(gè)大腦，讓機(jī)器人的協(xié)調(diào)性更好。

哈工大驅(qū)控一體關(guān)節(jié)通過FPGA+ARM+DSP分布式CPU架構(gòu)驅(qū)控一體化方案，結(jié)合內(nèi)部高速并行總線信息交換技術(shù)，融合伺服驅(qū)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制、力覺傳感和機(jī)器視覺于統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，解決系統(tǒng)的強(qiáng)實(shí)時(shí)性、可靠性、輕量化，以及高精高速控制的需求。

驅(qū)控一體1.0時(shí)代主要著眼于“硬件驅(qū)控一體”，將控制器和驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行物理層面的結(jié)合，減少外部走線，讓控制器更加緊湊。而驅(qū)控一體2.0時(shí)代則是要將硬件、軟件、力覺、視覺甚至機(jī)器人本體都整合到一起，讓機(jī)器人變成即插即用的一體式自動(dòng)化裝置，以降低部署時(shí)間成本，減少部署空間，更加適配柔性自動(dòng)化產(chǎn)線。

任重道遠(yuǎn)

“為了適應(yīng)3C行業(yè)小批量、多品種的特點(diǎn)，機(jī)器人需要更加柔性，而機(jī)器人柔性的提升需要通過視覺傳感器、力覺傳感器等的應(yīng)用，為了在3C細(xì)分市場(chǎng)做一款更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，山龍智控才開始研發(fā)集成了機(jī)器視覺和力覺的驅(qū)控一體產(chǎn)品?！痹隀?quán)解釋了山龍智控研發(fā)新一代驅(qū)控一體產(chǎn)品的原因。

機(jī)器人柔性化的需求倒閉新一代驅(qū)控一體技術(shù)的變革，擴(kuò)展了機(jī)器人的應(yīng)用空間，在3C等柔性化產(chǎn)線中，具有非常可觀的應(yīng)用價(jià)值。此外，新一代驅(qū)控一體技術(shù)相比較第一代驅(qū)控一體技術(shù)，體積更小、性能更優(yōu)、降本增效作用更為突出，對(duì)于終端企業(yè)的推廣意義重大。

然而，新一代驅(qū)控一體技術(shù)在實(shí)現(xiàn)更高集成和性能的同時(shí)也帶來了一些新的問題：兼容性、散熱以及產(chǎn)品穩(wěn)定性。因?yàn)樵O(shè)備越多，也就意味著影響性能的不可控因素越多。

另外，這對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)也提出了更高的要求，除了懂伺服技術(shù)和控制技術(shù)之外，還需要了解機(jī)器視覺等各種傳感器技術(shù)，其實(shí)，僅僅是組建一個(gè)伺服和控制團(tuán)隊(duì)并保持團(tuán)隊(duì)人員的穩(wěn)定就是一件非常不容易的事情。

更為嚴(yán)峻的是，目前市場(chǎng)上還有一些打著“驅(qū)控一體” 旗號(hào)的偽“驅(qū)控一體”產(chǎn)品。事實(shí)上，從驅(qū)控一體產(chǎn)品出來之后，關(guān)于“真假驅(qū)控一體”的爭(zhēng)辯一直存在。

曾雨權(quán)表示，真正的驅(qū)控一體都是共直流母線的，六個(gè)伺服電機(jī)共用一個(gè)電源，其中每個(gè)軸的功率都可調(diào)，而假的驅(qū)控一體是通過總線將驅(qū)動(dòng)和控制連接起來，沒有做一體化設(shè)計(jì)，還是單個(gè)伺服的串聯(lián)，理論上還是總線的驅(qū)動(dòng)控制器；配天機(jī)器人總經(jīng)理索利洋指出，做真正驅(qū)控一體的企業(yè)的研發(fā)成本會(huì)高很多，因此在產(chǎn)品上還需要更加精專。