【HSR课堂-核心零部件篇】第44期:华数多轴模块化以及一体化伺服驱动器

发布时间:2020-03-04 浏览次数: 92 标签: 驱动器  分享:

近几年我国自主品牌

工业机器人快速发展
核心零部件技术飞跃起了关键性推动作用

目前华数机器人

有三大类伺服驱动相关产品

今天H哥先为大家先介绍两款

HSS-LDE模块化伺服驱动器

HSS-LDE一体化伺服驱动器

上期H哥提到

如果把机器人本体比作是人的手臂

华数伺服驱动器可以比作
一个健美的肌肉系统

可以帮助大脑灵活执行精准动作控制


下面我们来详细了解一下

华数机器人此款核心零部件吧



什么是伺服驱动器?


伺服驱动器是现代运动控制的重要组成部分,被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。它一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制,实现高精度的传动系统定位,目前是传动技术的高端产品。




HSS-LDE模块化驱动器


研发背景



HSS-LDE系列伺服驱动器是华数机器人研制的新一代高性能中小功率交流伺服驱动器。该系列驱动系统采用组合式直流共母线驱动设计,单个电源模块可以根据实际要求配多个伺服驱动模块、结构紧凑、安装方便。

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图1:HSS-LDE系列伺服驱动器


其设备功率范围为50W~1.5KW,采用以太网通讯接口,支持 EtherCAT、NCUC等多种通讯协议,支持25bit高分辨率绝对式编码器接口。使产品在多轴同步控制、动态响应、能源效率等方面均达到国际领先水平。



产品应用组合


①多轴共直流母线设计,轴间自动实现负荷分配,能量在轴间循环,高效节能。


②可以适配所有标准EtherCAT总线的控制器,可以随意与其他品牌的标准EtherCAT总线型驱动器搭配使用。


③拓扑结构多样化。


④支持DDR、DDL、伺服旋转等多种电机。


⑤系统选型更灵活,产品开发阶段可以根据需求,灵活的扩展轴数、功率。


image.png图2:根据产品应用组合图可发现,此设备能够匹配所有任意类型标准的EtherCAT以太网总线的控制器,同时能够驱动图中各种类别的电机。


设备规格

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图3:安装尺寸图


设备技术优势


1  快 速

①1.6KHz速度环响应带宽;

②EtherCAT总线可支持1ms内同步100个轴;

③弱磁控制技术,可大幅度提高转速,最高可到6000R/Min;

④加速度、速度前馈技术可大幅度提高系统响应。


2 紧 凑

①直流共母线技术,在安装体积上是同类同规格产品的50%以下;


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图4:安装体积对比图

②驱动模块不同规格一体成型。


3 精 准

①25bit高分辨率绝对值编码器;

②EtherCAT总线同步抖动为±20ns。


4 稳 定

①低频振动抑制;

②低刚性高增益设定功能;

③重力补偿技术,可抑制机器人上使能或断使能时的“点头”现象。


灵 活

①直流共母线技术,可以根据实际需求灵活扩展驱动器数量;

②支持多种编码器协议;

③支持多种类型电机;

④适配所有标准EtherCAT总线控制器;

⑤可以与所有标准EtherCAT总线伺服驱动器混搭使用。


image.png图5:某企业木工双榫机

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图6:某企业木工双榫机

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图7:机器人工业应用现场



HSS-LDE一体化伺服驱动器


研发背景

HSS-LDE-X6系列一体化伺服驱动器是华数机器人研制的新一代高性能多轴合一交流伺服驱动器。该驱动器集成了多轴模块化驱动的电源和驱动功能,机身尺寸非常紧凑,集成度高,体积小,成本低,适配10~20公斤工业机器人,最多可同时支持6轴。


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图8:HSS-LDE-X6系列一体化伺服驱动器



设备规格

①尺寸:345x240x97.5mm;

②通信协议:EtherCAT;

③适配6轴或6轴以下机器人,支持外部IO扩展;

④适配电机功率  1、2、3轴:2.5kw  4、5、6轴:0.8kw;

⑤适配编码器类型:17位多摩川绝对式编码器、23位松下绝对式编码器。



设备技术优势

与传统分立式伺服驱动器相比的主要差异:


① 以6轴为例,一体化驱动器所用核心芯片数量(单片机ARM、可编程逻辑器件FPGA、从站芯片ESC)仅和传统分立式驱动器一个轴的数量相同,由于大幅降低了核心芯片的数量,成本可降低40%左右;


② 单个传统分立式伺服驱动器,电机磁场定向控制算法、电流模数转换等主要功能由单片机ARM实现,可编程逻辑器件FPGA仅实现编码器解码,且只控制一个轴;


③对于一体化伺服驱动器,单片FPGA集成了多个轴的电机控制算法、电流模数转换、编码器解码等功能,从而实现了驱动器从“6”到“1”的变化。

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正是由于这种差异,一体化驱动器在集成度和成本上具有优势,但也由于集成度的提高且功率器件的驱动电源共用一个电源模块,相应的,对驱动器的抗干扰性、可靠性的要求也较高。


设备应用现场

目前,一体化伺服驱动器已批量应用于HSR-JH605、HSR-JM/JR612,HSR-BR616等小负载机器人产品。

image.png图9:四款华数机器人




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