前不久，2023中國工博會(huì)機(jī)器人展在上海順利舉辦，數(shù)百家海內(nèi)外知名機(jī)器人企業(yè)齊聚國際會(huì)展中心同臺(tái)競技，展現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)。
 

同期，深耕并聯(lián)機(jī)器人賽道十余年的阿童木機(jī)器人亦在機(jī)器人展7.1號(hào)館C117展位，隆重召開“融合致簡 驅(qū)控歸一”阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)新品發(fā)布會(huì)，正式宣布阿童木機(jī)器人開啟“新征程”。

▍融合致簡，驅(qū)控歸一

繼站穩(wěn)并聯(lián)領(lǐng)域、發(fā)布高速SCARA新品產(chǎn)品后，本次發(fā)布的全新驅(qū)控一體機(jī)新品是基于高速運(yùn)動(dòng)控制與伺服驅(qū)動(dòng)等多種技術(shù)應(yīng)用升級(jí)優(yōu)化而展開的“進(jìn)攻”。

新品旨在解決傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器與控制器在實(shí)際交付、應(yīng)用層面等諸多痛點(diǎn)難題，從硬件、軟件雙維度進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，帶來幾大優(yōu)勢特性：

體積縮小近6倍，空間部署無壓力

在工廠進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)線改造時(shí)，由于機(jī)器人擺放位置和所在空間存在沖突，擺放控制柜時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)用戶空間不夠的情況，需要對(duì)控制柜進(jìn)行非標(biāo)定制和修改。   
 

對(duì)此，阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)AtomBox在體積和重量上進(jìn)行了大幅縮減。       
 

高終端IO、機(jī)器人控制及伺服控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)器模塊化的設(shè)計(jì)助力阿童木機(jī)器人更好實(shí)現(xiàn)了對(duì)驅(qū)控一體機(jī)體積大小的控制。

經(jīng)過調(diào)整，AtomBox整體尺寸控制在500×270×235mm，整機(jī)重量控制僅為16.8kg。相較標(biāo)準(zhǔn)大小控制柜，阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)AtomBox與普通微波爐大小相似，體積縮小近6倍，極大節(jié)省產(chǎn)線空間部署。    
 

驅(qū)控一體機(jī)高效運(yùn)行時(shí)本就會(huì)產(chǎn)生高溫高熱問題，體積的大幅縮小更是令驅(qū)控一體機(jī)的散熱問題難上加難。研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過將多套關(guān)鍵技術(shù)方案進(jìn)行一一驗(yàn)證測試，根據(jù)反饋不斷進(jìn)行調(diào)整，最終選擇在伺服驅(qū)動(dòng)中的大功率驅(qū)動(dòng)等關(guān)鍵功率模塊采用散熱片+風(fēng)冷進(jìn)行雙重散熱的設(shè)計(jì)。

在主被動(dòng)雙重散熱工藝支撐下，阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)AtomBox最終實(shí)現(xiàn)在50℃恒溫下也能滿功率運(yùn)行，確保機(jī)器在使用過程中性能的穩(wěn)定發(fā)揮，同時(shí)，為其應(yīng)用于更多復(fù)雜和多樣化的場景提供了保障。

伺服控制高集成，能耗降低高性能

用戶對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)線部署的需求，不僅僅是機(jī)器人本體，更重要的是利用機(jī)器人承接上下運(yùn)營、快捷高效完成工序單元的工作設(shè)置與人力替代。     
 

為助力客戶更簡單、更快捷、更高效使用產(chǎn)品，AtomBox采用高度集成化設(shè)計(jì)，將IO、控制模塊、功率模塊囊括在整機(jī)之內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)各組件之間的緊密協(xié)調(diào)和信息交流，降低系統(tǒng)復(fù)雜性和成本，方便用戶進(jìn)行開發(fā)、維護(hù)和升級(jí)。

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高效運(yùn)行，阿童木機(jī)器人同步從整體控制鏈架構(gòu)方面進(jìn)行了調(diào)整。通過內(nèi)置FPGA和ARM Cortex-A9內(nèi)核處理器，利用ARM的高性能和FPGA的并行處理能力，AtomBox將機(jī)器人控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器有機(jī)整合于一體。高性能ARM助力整機(jī)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的任務(wù)處理以及運(yùn)動(dòng)控制，F(xiàn)PGA的并行處理能力幫助驅(qū)控一體機(jī)獲得伺服控制高帶寬輸出。    
 

相對(duì)于控制器和單體伺服協(xié)作的方式，控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器結(jié)合的設(shè)計(jì)也為產(chǎn)品安全方面帶來更好提升。傳統(tǒng)單體伺服的報(bào)警信息需透過總線傳達(dá)至機(jī)器人控制器，報(bào)警速率取決于機(jī)器人控制器的計(jì)算周期。ARM + FPGA架構(gòu)的采用，將機(jī)器人所有軸的控制統(tǒng)一到FPGA，當(dāng)單體機(jī)械軸報(bào)錯(cuò)時(shí)，機(jī)器人所有機(jī)械軸都會(huì)在納秒級(jí)別去響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)在微秒之內(nèi)緊急制停。

除卻響應(yīng)速度上的提升，驅(qū)控一體也帶來了整體能耗上的優(yōu)化。通過共直流母線技術(shù)AtomBox實(shí)現(xiàn)了對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的高精度控制和對(duì)系統(tǒng)制動(dòng)過程中能源的合理利用和回收。相比使用單體伺服時(shí)制動(dòng)軸產(chǎn)生的回饋電能通過制動(dòng)電阻以熱能形式消耗掉的情況，共直流母線技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)將制動(dòng)軸產(chǎn)生的回饋電能供給非制動(dòng)軸，極大提升了電能的利用率。較之傳統(tǒng)單體伺服，AtomBox可降低約40%能耗。       
 

基于以上各類優(yōu)良配置與精心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，AtomBox在性能參數(shù)指標(biāo)方面也表現(xiàn)非凡。在帶載能力方面，AtomBox整機(jī)帶載能力可達(dá)6.4kw，單軸過載能力可以提供三倍額定電流，額定最大輸入電流支持30A。在單軸的額定輸出電流上，1、2、3軸可以做到10A電流，4軸可以做到6.7A電流。在此指標(biāo)下，AtomBox已可實(shí)現(xiàn)對(duì)常規(guī)并聯(lián)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人的帶載支撐。

功能/操作多優(yōu)化，使用門檻大降低

在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品良好性能的基礎(chǔ)上，AtomBox在功能和操作方面進(jìn)行了優(yōu)化與改良，力爭降低用戶使用門檻。         
 

在控制方式方面，AtomBox作為驅(qū)控一體的主終端，可提供四種模式。除卻常規(guī)的示教器、IO設(shè)備以及觸摸屏ModbusTCP等多種主動(dòng)控制模式之外，AtomBox也支持在電腦或手機(jī)登移動(dòng)端進(jìn)行控制。

在狀態(tài)監(jiān)測方面，阿童木全新驅(qū)控一體機(jī)AtomBox通過集成常規(guī)的數(shù)字量IO以及事故報(bào)警以及機(jī)器人報(bào)警的警示和數(shù)碼模塊，使用指示燈變化替代了傳統(tǒng)使用示教器進(jìn)行觀察的方式。用戶僅需通過查看指示燈變化，便可對(duì)機(jī)器人的工作狀態(tài)、IO狀態(tài)進(jìn)行快速監(jiān)測和觀察。

在部署設(shè)置方面，基于阿童木機(jī)器人此前近十年軟件開發(fā)成果移植，AtomBox在基本保持與原有交互方式一致的同時(shí)，加入了中文注釋、到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、系統(tǒng)自創(chuàng)建變量等多個(gè)功能，來簡化部署操作、降低用戶使用門檻。中文程序變量注釋的實(shí)現(xiàn)方便了用戶閱讀；到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的增加避免了用戶確定點(diǎn)位的繁瑣；系統(tǒng)自動(dòng)新建變量功能則將運(yùn)動(dòng)邏輯編寫交由系統(tǒng)輔助完成，大大降低了用戶具體操作的難度。

在安全防護(hù)方面，針對(duì)在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的IO輸出短路導(dǎo)致模塊損壞的情況，阿童木機(jī)器人為AtomBox增加了IO安全防護(hù)功能，可在IO接線錯(cuò)誤導(dǎo)致短路情況下自動(dòng)啟動(dòng)輸出保護(hù)。面向大功率使用情況，阿童木機(jī)器人也配置了外接制動(dòng)電阻接口，來快速擴(kuò)展制動(dòng)電阻滿足協(xié)防需求。

產(chǎn)品通用普適配，接口覆蓋全場景

對(duì)于產(chǎn)品擴(kuò)展性的增強(qiáng)，阿童木機(jī)器人也做了很多工作。         
 

在產(chǎn)品適配方面，阿童木機(jī)器人基于對(duì)此前x86平臺(tái)控制系統(tǒng)的深度ARM平臺(tái)移植，實(shí)現(xiàn)了AtomBox與原有的AtomMotion控制器所支持所有機(jī)器人模型的完全兼容，共計(jì)可支持阿童木機(jī)器人SCARA以及并聯(lián)全系列產(chǎn)品，并適配并聯(lián)2軸、并聯(lián)3軸承、并聯(lián)3+1軸、水平多關(guān)節(jié)4軸。     
   

在輸入輸出方面，AtomBox可提供最多4個(gè)伺服電機(jī)、16路數(shù)字量輸入/輸出、2路模擬量輸入/輸出、4路系統(tǒng)數(shù)字量輸入、8路系統(tǒng)數(shù)字量輸出，以及2路擴(kuò)展追蹤編碼器、2路模擬兩輸入/輸出，足以覆蓋在常規(guī)用戶應(yīng)用中的所有場景。

▍向外延伸，進(jìn)而有為

據(jù)睿工業(yè)MIR Databank（工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域權(quán)威數(shù)據(jù)調(diào)研分析機(jī)構(gòu))披露: 2022年，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)-并聯(lián)機(jī)器人細(xì)分市場，阿童木機(jī)器人市占率提升至20.9%，較2021年同期增長5.7個(gè)百分點(diǎn)，連續(xù)4年位居自主品牌第一名，首次完成對(duì)于外資品牌的徹底趕超，成為全品牌NO.1。   
    

在國內(nèi)并聯(lián)機(jī)器人行業(yè)已成為頭部企業(yè)的阿童木機(jī)器人此次為何選擇進(jìn)行延伸產(chǎn)品品類推出新品驅(qū)控一體機(jī)AtomBox這一動(dòng)作背后又有何深意？        
 

對(duì)此，阿童木機(jī)器人CTO李艷華和阿童木機(jī)器人 CMO 施鳳財(cái)在接受媒體采訪時(shí)分別從技術(shù)發(fā)展角度和企業(yè)發(fā)展角度作了簡單介紹。

阿童木機(jī)器人CTO李艷華表示：“早前，由于機(jī)器人的控制器和伺服多采用“各自為戰(zhàn)”的設(shè)計(jì)，缺乏統(tǒng)一的控制和協(xié)調(diào)策略，因此控制器和伺服之間存在協(xié)調(diào)有問題影響機(jī)器人的整體運(yùn)動(dòng)性能；接口/協(xié)議多樣，各個(gè)組件之間協(xié)同需進(jìn)行大量調(diào)試和測試，影響開發(fā)效率；信息交流不暢，無法準(zhǔn)確及時(shí)地獲取伺服的運(yùn)行狀態(tài)和反饋信息；硬件和軟件平臺(tái)不同維護(hù)和擴(kuò)展困難等問題。         
 

采用集成化設(shè)計(jì)方案，將機(jī)器人控制器和伺服集在一個(gè)同一系統(tǒng)中的驅(qū)控一體化技術(shù)既是提高機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)性能的重要手段，亦是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的潮流和趨勢。     
   

阿童木機(jī)器人選擇步入核心控制和驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域一方面源于產(chǎn)品性能提升的外部因素驅(qū)控，另一方面與阿童木機(jī)器人在控制系統(tǒng)領(lǐng)域研究多年，具有深厚技術(shù)累積密切相關(guān)。”

阿童木機(jī)器人 CMO 施鳳財(cái)表示：“在某種程度上，機(jī)器人產(chǎn)品的進(jìn)化與電腦的發(fā)展路徑具有高度相似。從最初體積巨大的電腦到后來的臺(tái)式機(jī)，再到后來的筆記本，電腦逐漸變成現(xiàn)在高集成、小體積的模樣。機(jī)器人也正在經(jīng)歷同樣的變化。從用戶端角度來講，在同樣性能同樣價(jià)值情況下，產(chǎn)品越小越有利于產(chǎn)線布局，把控制器和伺服驅(qū)動(dòng)整合為一起，既是出于市場用戶需求角度考量，亦是為產(chǎn)品進(jìn)化發(fā)展方向作準(zhǔn)備。         
 

而從企業(yè)發(fā)展角度來看，此前，阿童木機(jī)器人控制器和伺服驅(qū)動(dòng)依賴外購，在一定程度對(duì)產(chǎn)品制造成本的控制、產(chǎn)品批量生產(chǎn)的進(jìn)度都會(huì)產(chǎn)生影響。推出自研驅(qū)控一體機(jī)AtomBox，不僅有利于阿童木機(jī)器人自主價(jià)值的提升，也會(huì)在產(chǎn)品綜合成本的下降、產(chǎn)品交付能力的提升、產(chǎn)品供應(yīng)鏈掌控能力的增強(qiáng)方面提供重要推力。       
 

預(yù)計(jì)將在今年年底之前，AtomBox將實(shí)現(xiàn)自有品牌百分之九十以上的覆蓋，在2024年年底之前，AtomBox將實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品上市。        
 

本次AtomBox的發(fā)布既是阿童木機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的拓寬，亦是阿童木機(jī)器人產(chǎn)品線的擴(kuò)展。未來，驅(qū)控一體機(jī)將不僅僅作為重要核心零部件適配自家機(jī)器人本體產(chǎn)品，也將進(jìn)行獨(dú)立外銷為更多工業(yè)伙伴賦能。”

▍踏上征程，再啟新篇

從大學(xué)生創(chuàng)業(yè)，到熬過初創(chuàng)期迎來投資人，再到技術(shù)領(lǐng)先、市場階段性領(lǐng)先，阿童木機(jī)器人逐漸長成為國產(chǎn)機(jī)器人領(lǐng)軍企業(yè)。       
 

過去十年，阿童木機(jī)器人堅(jiān)持深耕自主、正向研發(fā)，橫向擴(kuò)充機(jī)器人品類，推出61款高度并聯(lián)機(jī)器人，7款高速SCARA機(jī)器人，成功成為高速機(jī)器人專家。

未來五年，阿童木機(jī)器人將邁向二次創(chuàng)業(yè)新征程，在縱向上持續(xù)拓寬產(chǎn)品，完善與上下游產(chǎn)業(yè)鏈的整合，進(jìn)一步提高成本優(yōu)勢與質(zhì)量優(yōu)勢，提升產(chǎn)品性能與交互能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)由產(chǎn)品領(lǐng)先向產(chǎn)品質(zhì)量、成本、效率等綜合競爭力領(lǐng)先。   
 

本次AtomBox的發(fā)布只是開始，未來，阿童木機(jī)器人將持續(xù)堅(jiān)持以自主研發(fā)為核心，把更多資金投入到研發(fā)上去以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)的迭代更新和突破攻關(guān)。以賽道內(nèi)知名代表企業(yè)旗下產(chǎn)品為目標(biāo)，阿童木機(jī)器人將對(duì)標(biāo)產(chǎn)品性能開發(fā)新品，并在驅(qū)控一體系統(tǒng)的硬件測試化之后圍繞軟件層面繼續(xù)開發(fā)，探索機(jī)器人性能上限提高的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)同類產(chǎn)品追趕和超越。”

對(duì)于企業(yè)的未來發(fā)展，阿童木機(jī)器人 CMO 施鳳財(cái)在采訪中透露：“阿童木機(jī)器人正在逐步推進(jìn)成立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、視覺軟件系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人本體設(shè)計(jì)四大研發(fā)部門進(jìn)行正向突破研發(fā)，成立并聯(lián)機(jī)器人、SCARA、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械三大事業(yè)部門進(jìn)行市場細(xì)化推廣。爭取在3-5年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)在新興市場占據(jù)第一。”

▍結(jié)語

自2013年到2023年，在智能制造領(lǐng)域，阿童木機(jī)器人成長的十年亦是中國機(jī)器人行業(yè)成長的縮影。從企業(yè)崛起、企業(yè)替代到企業(yè)嶄露頭角成為行業(yè)領(lǐng)軍者，過去十年，阿童木機(jī)器人的成長變化直觀呈現(xiàn)著中國機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展前進(jìn)。         
 

望向未來，期待有越來越多如阿童木機(jī)器人一般的企業(yè)能致力技術(shù)研發(fā)、致力產(chǎn)品，為中國智能制造和數(shù)字化制造事業(yè)做出貢獻(xiàn)。