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協作機器人如何幫助企業轉型?這個關鍵零組件要知道
Jul 26th, 2022
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高齡少子化的影響、再加上新冠疫情的避免「三密」(密閉、密集、密接),讓日本製造業引入自動機器人的意願前所未有。成衣大廠優衣庫(Uniqlo)早在2019年,就已經使用機器人進行倉儲與折衣作業,與人類員工一起作業;主要進行牙膏代工的Nippon ZETTOC也藉由導入協作機器人(Cobot),在前幾年疫情的缺工潮中反而逆勢提高了30%的包裝生產力。

「協作型機器人」,指的是能在人類旁邊工作的機器人。傳統用於零件組裝的工業機器人因為依照一定工序高速運行,因此需要與人類保持一定作業距離,避免危及人身安全。而協作機器人由於有傳感器,可以偵測周遭人員及物體、即時停止,因而能夠在提高效率的同時又保證安全。

由於作業及人力判斷的必要性,機器人終究無法完全取代人類,因此比起全自動機器人,協作機器人可能是疫情後機器人市場成長最快的領域。 

Cobot、AGV與AMR的技術硬核:伺服驅動器

對於面臨高齡少子化、勞動力不足困境的台灣企業,協作型機器人(Cobot)與AGV(自動引導車)和AMR(自主移動機器人)能夠讓人力專心從事高附加價值產出的工作。

由於需要考慮共事人員安全,因此具有快速回應指令、可以頻繁變換目標速度、追蹤目標位置特性的伺服馬達被廣泛運用在Cobot與AGV、AMR中,也成為讓Cobot提升性能的關鍵零組件之一。

來自德國的Synapticon研發出高度集成伺服驅動器Circulo和Node。Circulo將伺服驅動器、制動器、編碼器與安全機能一體化,節省了四項機能的空間,且安全模組附有SIL3、PLe、CAT.3認證;Node則是微型高功率伺服驅動器,在更動馬達模組結構的最小限度條件下,可以提供最佳選擇。

                                                                                               

Synapticon推出整合安全機能的伺服馬達驅動器,可依據空間需求選用較大的Circulo(左)或Node(右)。

項目 Circulo 7 Circulo 9 Node 400 Node 1000 Node 2000
機能 伺服驅動器
制動器* -
編碼器* -
安全模組*
專利技術 MPD Control
支援軟體 OBLAC馬達調控
規格 標準輸出 24-48V DC 12-48V DC
最大輸出 60V DC 60V DC
額定電流RMS 8A 20A 13.2A 33A 36A
最大電流RMS 24A 60A 13.2A 33A 66A
定額輸出功率 250W 630W 415W 1040W 1200W
最大輸出功率 750W 1850W 415W 1040W 2080W
厚度(mm) 21.3 22.3 23(不含安全模組)
27.7(含安全模組)
重量(g) 92 133 96
控制介面 EtherCAT

*=Optional

Cobot如何高效能、高安全、降成本?

Circulo與Node使用了以下幾項關鍵技術,幫助Cobot提升性能:

1: 電流輸出最效率化MPD Control技術
運用專利MPD (Model-Predictive Deadbeat Field-Oriented) Control技術,降低伺服驅動器的電力浪費,抑制熱能的產生。

2: 完善的安全機能
考量Cobot對安全運作有更高的標準,在Circulo上追加安全模組,除了原有的STO和SBC,更支援達10多項的安全機能。

3: 馬達模組總成本降低30%
搭載Circulo後的馬達減少30%以上的空間負擔,並運用FSoC (FailSafe over EtherCAT)精簡配線。因搭馬達模組零件數減少,且多機能集成並調控已完成,為硬體、組裝、庫存管理與售後服務的成本帶來優勢,節省30%的工時與成本。

4: 提供免費調控軟體,無須自行開發
Synapticon提供免費馬達調控平台OBLAC。使用CiA402 Drive Profile執行編碼器校正、電流相位、速度、力矩、定位、齒槽轉矩等的調整。 

圖片來源 : LINX Taiwan

在自動化設備小型輕量化、省能源化和高效能化的趨勢之下,Circulo和Node不僅能夠解決Cobot 、AGV和AMR的馬達模組體積龐大和熱能的問題,也為企業主帶來減少電力浪費、降低硬體成本與組裝工時的效益。隨著Cobot 、AGV和AMR的市場規模的擴大,輕量且高集成的伺服驅動器將成為潮流。