浅谈COMAU机器人

摘 要

本文简要介绍COMAU机器人的硬件的组成以及浅谈COMAU独有的网络技术。

【关键词】COMAU机器人 堆垛 ACOPOSmulti POWERLINK

太阳能超白玻璃的生产，玻璃堆垛是一个重要的环节。现在国内光伏厂家使用的方法大抵有两种，一种是自动，一种是人工。自动堆垛适用于大规模的自动化生产。机器人堆垛是自动堆垛的一种方式，相对来说投资少、占用空间小，我公司堆垛采用的是COMAU机器人。

1 COMAU机器人介绍

采用的是（COMAU）公司的Smart 5 NJ 220-2.7机器人，这是一种6轴机器人。在选型时考虑到未来生产需要，采用了这款负载能力较大的机器人 ，其额定负载能力为220KG，基本满足了各种尺寸原片堆垛的需求。

1.1 组成系统

机器人主要有机械部分、控制系统和网络、系统软件等部分组成。

1.2 机械部分

机器人本体的机械部分主要由底座、上下臂、齿轮箱、传动轴以及气路控制、外加抓取工具等设备组成组成。

1.3 控制系统

控制系统主要由控制柜、内部单元和示教器组成。二期现在使用的控制柜型号为ACC3，外置冷却空调。控制柜前端顶部安装有电源开关、USB接口、Ethnet接口，此外还有安装其他元件的预留孔，满足一些特殊需求。背部上部安装的是制动电阻，中间为底板散热片，底部为冷却的轴流风机。控制柜门加装了密封条，密封良好。整体而言，冷却和密闭防尘效果较好。

如图1所示，控制单元采用的是贝加莱ACOPOSmulti系统。主要有CPU模块、电源模块、控制电源模块、轴控制模块、UPS电源、安全模块、POWERLINK网关等组成。

CPU模块APC820（Automation PC820），是贝加莱ACOPOSmulti产品家族的新成员，拥有世界前沿技术的PC性能，搭配ACOPOSmulti系列的驱动器能出色完成设备控制。APC820是针对各种恶劣环境而设计的，设计中不带内部电缆，为实现最高等级的抗振性和操作安全性提供了保障。另外此款产品的存储媒介是工业设备中最佳的选择，不带任何旋转部件（比如：硬盘），只带有CF卡。APC820产品的最大特点：高性能、Core 2 Duo处理器3.Intel? 945 GME芯片、2D 和3D图像功能、RS232、RS422/485接口、POWERLINK接口。

电源模块主要功能是把输入的交流电转换成400V DC，通过背板的DC BUS供给辅助电源模块、APC820、轴控制模块。辅助电源模块就是24V DC 电源，为系统提供24V控制电压。为了设备的安全，辅助电源检测输入电源电压正常后才开启。

如图2所示，SDM模块为安全模块，内部集成了多个板卡。可以在SDM上设定机器人停止响应时间，监视APC820的状态，监控内部和外部急停回路，采集各种状态来控制轴模块的使能，切断控制电压的输出。

轴控制模块采用的是贝加莱新一代伺服驱动器ACOPOSmulti系列，是B&R 2007年推出的新产品。这个系列的模块采用了目前最前沿的共直流母线驱动技术，融合了高速实时通信技术、逆变技术于一体，共直流母线驱动技术、新的安装及冷却方式等使它成为创新驱动技术的代表。模块化的设计，支持导轨安装，节省了更多的开关柜空间，设备制造商使用这款卓越的驱动系统就可获得明显的成本降低优势。利用最小体积实现最广阔的性能。

1.4 网络

在机器人系统中，为了实现机器人动作的变化，需要对其进行路径规划的算法设计，由于机器人的各个关节的机械参数的不同，例如各机械臂长度，工作范围限制，机械当前位置的差异，路径规划需要确保机械执行能够具有最快的到达指定位置，而又每个轴具有较低的机械振动，并且在运行过程中及时反馈当前信息，以为下一步的执行提供参考，这一运动过程需要高速的数据通信来建立轴与轴之间的位置关系的绑定，这对通信提出了更高的要求，实时通信在机器人系统里得到了最为现实的应用。由于精度、速度和时间具有如下的关系：

dS=dv*dt 位置精度=速度的变化*时间

而为了保证高精度和高速，则dt值将需要足够小。 COMAU机器人主要采用的是高速实时POWERLINK网络，传输速率为100Mbps，系统同步时间为0.1us，抖动小于1us。APC820的运算能力很强大，加上高速即时通讯网络POWERLINK，使得一台控制柜能同时控制多台机器人，如图3所示。

此外，APC820和SDM之间还采用用了成熟的CAN-OPEN通信。机器人的远程和控制采用了成熟的DP网络，和POWERLINK通信之间有专门的网关来进行信号转换。控制柜和示教器、上位机之间的数据传递采用的是ETH，非常方便。

2 结束语

现代化的机器人作为现代制造业的主要自动化设备之一，在提升企业技术水平，提高生产效率，稳定产品质量有着重要的作用。安彩在数十年的发展中，曾经使用过多款机器人，如KUKA、ABB、FUNUC。现在我们又使用一种新的机器人COMAU，采用了更新的技术，集成度更高。希望本文能起到抛砖引玉的效果，有不足之处予以指正。

作者简介

涂帅（1979-），河南省信阳市人。大学本科学历。现为安彩高科工程师。研究方向为智能控制。

作者单位

安彩高科光伏二期 河南省安阳市 455000