《QPT推出协作机器人电机驱动试验台》

  • 来源专题:智能制造
  • 编译者: icad
  • 发布时间:2025-08-25
  • QPT 推出了 MicroDyno,这是一个低压电机驱动测试平台,展示了超高频 GaN 电机驱动器的性能。该平台旨在提供改进的控制和效率,同时降低系统复杂性和成本,并在不断增长的协作机器人 (cobot) 市场中得到应用。

    MicroDyno 以 1 MHz 开关速度运行,集成了一个紧凑的滤波器,可向电机提供真正的正弦波电压。虽然 QPT 的 IP 可扩展到高功率,但该低压平台将用于展示它如何通过扭矩齿槽和扭矩纹波的动态校正以及驱动器内的高保真传感来改变协作机器人和通用机器人的性能。所有这些都是在没有昂贵的外部传感器或编码器的情况下实现的,既显着降低了这些系统的成本,又大大提高了基于标准 PWM 的性能。

    目前大多数机器人驱动器在 4–16 kHz PWM 频率下运行,将电流塑造成正弦波,但将电机的电压保留为高 dv/dt PWM。一些专业系统达到 100 kHz,但这些系统面临电磁挑战,并且频率仍然太低,无法实现真正的正弦电压输出和 EMI 滤波所需的小型、经济高效的滤波。

    通过从氮化镓晶体管中提取最大性能,它能够以大约标准频率的 100 倍运行,从而实现非常小、廉价的输出滤波器,直接在电机端子上产生干净的正弦电压,具有极高的信噪比。这也消除了 EMI,降低了轴承电流,实现了“无需传感器的传感”,并允许使用非屏蔽电缆或完全集成的电机驱动器——这是机器人集成的变革。

    动态扭矩脉动和齿槽校正:使用 QPT 的集成 qSense 技术进行实时补偿,由于正弦波驱动器的高信噪比,可以检测时域和频域中的电压和电流干扰。

    精度和平滑度:QPT 的 qControl 技术能够以皮秒精度生成 1MHz 信号。微型滤波器提供真正的正弦电压,实现更清晰的控制信号,提供更平稳的运动,这对于精密装配和医疗机器人至关重要。

    高保真无传感器诊断:干净的正弦波输出支持先进的扭矩和振动监测,以实现先进的传感和预测性维护。电机驱动器可以检测并报告系统中任何振动的原因,而无需昂贵的外部传感器。

    紧凑、轻巧的集成:1 MHz 开关减小了滤波器和驱动器的尺寸,使电机驱动器能够与机器人关节中的电机完全集成。

    降低系统和开发成本:使用集成滤波器,不需要昂贵的屏蔽电缆。EMC 也简单得多,电机寿命更长,可以移除昂贵的编码器和传感器,并且可以通过更便宜的电机实现更高的性能。

    为下一代设计提供人工智能:MicroDyno 为本地 AI 处理奠定了基础,以提高每个电机的性能,以及基于云的解决方案,用于监控和优化电机系统群,例如整条机床或机器人生产线。

    MicroDyno 展示了 QPT 在 48V 电压下用于机器人和协作机器人的架构,但底层技术是完全可扩展的。使用 QPT 专有的 qAttach 封装,相同的高频正弦波优势扩展到 400V 和 800V 系统。正弦波输出还解锁了多相模块的设计能力,这些模块可以并联使用,以达到兆瓦级功率,而电机驱动 OEM 需要应对的模块范围要小得多。

  • 原文来源:https://www.therobotreport.com/qpt-launches-motor-drive-testbed-for-collaborative-robots/
相关报告
  • 《智能制造的试验台》

    • 来源专题:智能制造
    • 编译者:icad
    • 发布时间:2025-01-16
    • 新技术是制造业的增长引擎,但变革有中断和巨大成本的风险。使用技术测试台逐步推出新设备和软件有助于在生产部署之前改进和优化流程。 为什么要建立一个试验台? 技术测试台通过提供一个受控的环境来识别风险并在不中断生产的情况下进行实验,从而降低了全面部署期间失败的可能性。通常,测试台使用按比例缩小的设备来最大限度地降低成本,同时仍然反映全尺寸系统的关键功能和能力。 中试工厂 所有试验台都证明了新的制造工艺,但中试工厂的规模最大。旗舰设施通常是新建的,至少雇佣了一些全职员工,需要大量的资本投资。它们通常是与政府或经济发展组织合作建立的。在中试工厂,研究人员、科学家和工程师的迭代设计、测试和实验导致接近正确的工艺参数,这些参数将延续到全面生产中。 中试工厂示例 2024年,在美国国家能源技术实验室(NETL)的支持下,位于德克萨斯州圣安东尼奥的西南研究所开设了超临界变压电力(STEP)测试设施。通过展示超临界二氧化碳(sCO2)涡轮机技术,中试工厂验证了sCO2布雷顿动力循环的效率、可扩展性和环境效益。它以4兆瓦的电网同步功率运行,为涡轮机性能、热管理和系统集成提供了见解。演示设施能够对设备、工艺设计和操作条件进行真实世界的测试。 2019年至2022年,芬兰VTT技术研究中心有限公司建造了一座纤维加工中试厂,开发了一种半自动的数字双胞胎生产工艺。该工厂使用详细的模拟和受控环境来发现和解决现实世界的挑战,如集成遗留系统和自动化数据提取。这种方法在加速数字化转型的同时最大限度地降低了风险和成本,展示了试点规模的设置如何有助于将理论概念与工业规模的实施联系起来。 2024年宣布或开业的其他试点制造厂: 木质碳纤维 硅电池 乙醇基合成橡胶 无稀土永磁体 改装试验台 与试点工厂不同,这些工厂不会因创造新的就业机会或地区经济收益而成为头条新闻。这种规模的试验台在大学和研究机构很常见。行业联盟也可以成为合作进行后期研发或早期商业化有前景的新技术的途径。 改装试验台示例 从2016年开始,美国国家标准与技术研究院(NIST)主持了智能制造系统测试台,以促进产品生命周期数据的研究。该测试台从位于马里兰州盖瑟斯堡的NIST园区机械车间的12台机床中提取数据。连接到试验台的设备包括立式和卧式加工中心、铣床和三坐标测量机。机械车间向NIST研究人员提供零件,测试台的连接和软件组件分层在现有设备、调度和过程管理软件工具之上。 2022年,芝加哥MxD部署了一个数字孪生框架,以加强制造过程管理。该框架对数据收集和分析进行了标准化,以提高生产运营的可见性和控制。该项目还测试了一种“移动工人”解决方案,使设备操作员能够在移动设备上实时接收任务、访问关键数据和更新状态。该测试平台允许制造商在安全、低风险的环境中评估人工智能驱动的分析、预测性维护、网络安全等,帮助他们在承诺全面采用之前了解每种工具。通过模拟真实世界的流程,该测试平台支持培训和技能发展,使员工能够熟悉新的工具和技术。 台式试验台 中试装置或试验台改造背后的相同原理也可以应用于独立的台式或台式试验台。当这些小规模工具由公司开发时,它们通常不会发布。对于那些在大学环境中建造或共同开发的建筑,学术文献中都有相关报道。 台式试验台示例 基于Linux的数控开放控制系统(萨格勒布大学,2013) 技术试验台的局限性 由于它们旨在反映现实世界的制造条件,因此构建和维护测试台也面临着类似的挑战。这些包括安全、数据安全和隐私、系统集成以及物理和虚拟基础设施管理。有限的空间、资金和利益相关者参与等资源限制也会减缓进展。 此外,还需要良好的实验设计。测试用例需要明确规定并妥善记录。结果需要清晰明了,易于传播。否则,测试平台的发现可能永远不会扩大规模或应用于生产。 AMT试验台 AMT-制造技术协会于2018年建立了一个带有台式五轴铣床的“快闪店”,作为机器连接和数字螺纹的演示和研究平台。后来,增加了一系列协作机器人,将原来的铣床升级为新型号。除了员工培训外,AMT试验台上的活跃研究领域还包括: MTConnect中的规范和功能建模 工业物联网的远程访问、安全和安保 标准协调(ROS、OPC UA、MTConnect、MQTT) 设备清单: Penta Machine Co.PocketNC v2台式五轴数控铣床(带外壳) IGUS ReBeL6机械臂+Schunk夹持器 Intel RealSense D435i深度感应立体相机 Sonicwall防火墙 用于CAD和仿真、单元控制和远程访问的专用Windows工作站 AMT试验台是为机器人辅助加工而建立的。它还有一个基于MTConnect的数据收集系统,以及对该单元的安全、基于帐户的远程访问。 本文由Chloe Radigan与Russ Waddell合作撰写,并得到了Benjamin Moses和Stephen LaMarca的额外支持。
  • 《中国制造业为何选择协作机器人?》

    • 来源专题:智能制造
    • 编译者:icad
    • 发布时间:2023-09-08
    • 近年来, 在政策和技术发展的双重驱动下,越来越多来自汽车、新能源、电子半导体等大型制造企业开始考虑在传统工业机器人之外,部署能够和人近距离共事的协作机器人。协作机器人有着卓越的安全易用特性,能够在哪怕是狭小的空间快速安装投产,执行码垛、螺丝拧紧、焊接、机器看护、质检等多项任务,其应用模式不断创新,应用场景持续丰富。 企业选择协作机器人很大程度上在于这项技术回应了自动化升级过程中,愈发细分的需求和挑战, 尤其体现在以下四个方面。 1. 以协作机器人辅助工业机器人,实现更全面的自动化流程 对于大型制造企业来说,选择协作机器人抑或是传统工业机器人并不是一个非此即彼的问题,协作机器人可以完成传统机械臂无法执行的细微动作和任务。得益于这项技术的灵活性,协作机器人可以在不影响现有产线流程的前提下,快速集成,成为工厂运营环节重要的组成部分。 此外,由于其结构紧凑,占地面积小,企业能够在不改变工厂物理环境的前提下引入协作机器人,对于紧凑的制造业环境,这是很大的优势。以优傲在北京北汽李尔汽车系统有限公司的应用为例,北汽李尔在厂房空间紧张的情况下,选择于各条流水线上部署了超过几十台优傲协作机器人。协作机器人运行时无需围栏保护,能够近距离配合工人作业,通过定位、测量以及拧紧汽车车座螺丝等作业,实现了汽车座椅组装的自动化工序。 2. 借力协作机器人重新规划人员岗位,积极应对制造岗位招工挑战 无论企业规模,本土制造业长期面临着招工难、用工难、留工难的三重挑战。协作机器人在提升制造企业生产效能和产量的同时,可以有效缓解用工紧张带来的产线压力,一方面分担现有员工在重复枯燥作业上的投入时间,让他们从重复性强的体力劳动中解放出来;另一方面,随着自动化程度的加深,企业将获得更安全的工作环境,促进员工技能的转型与提升,间接提高整体工作氛围与士气。 焊接便是一个非常典型的例子,相关岗位工人缺口大、求人倍率高,典型需求市场自南至北遍布全国主要省市,当中不乏制造业经济重镇。以自动化技术替代传统人工焊接是大势所趋,其中协作机器人能够承担丰富的焊接工艺,完成室内室外多类型的焊接工作。在香港, 优傲与合作伙伴SquareDog Robotics合作,将协作焊接机器人“SQD-Robo Welder自适应焊接机器人”应用于户外施工现场。这一解决方案配备了优傲的协作机器人UR10,已获香港太古城二期、启德发展区新急症医院、香港国际机场三跑道系统等多个重点项目应用。以启德工地为例,施工方部署了10台焊接机器人在工地现场作业,通过创新科技解决人手问题并高效推进施工进度。操作者本身无需持有中工或大工焊接工艺等级资质,无需专工专责,机器人可快速投入工作。 3. 协作机器人简单、灵活、模块化,是柔性产线的重要需求 协作机器人具备传统工业机器人没有的特性,包括简单易用、便携灵活,更能适应当前制造业对柔性生产的要求,也更能在产线出现缺口时,通过快速部署及时补足相关任务的执行。协作机器人可以根据任务需求进行移动,安装点位非常灵活,比如配合移动机器人执行任务,或是在天花板固定安装等。 此外, 操作者可以通过加载新的程序,让协作机器人执行新任务,这些调整编程很容易,前线员工经过短期培训即可熟练操作。 厦门建霖工业有限公司大规模部署了优傲协作机器人,其中包括双臂机器人解决方案。这些机器人布局于产线不同点位,完成丰富的制造任务,例如零配件自动上下料、产品装配、拾放、机器人视觉拾取等。协作机器人灵活的特性能够更好地帮助企业回应订单需求变化,以很短的时间即可完成部署调试,开展新的项目、执行新的任务,及时应对市场的需求及不确定因素。 4. 协作机器人部署能够给予大型制造企业更高的自动化投资回报 许多大型制造企业使用协作机器人主要在于这项技术可以帮助企业提高生产力和生产品质。协作机器人能够帮助企业减少产线停机时间,真正做到7天24小时不间断生产。无论生产时间是否延长,协作机器人的精准度都可以在提高产量的同时确保稳定的质量输出,这也意味着企业能够更快地获得投资回报。 制造业中的许多工种都会直接受到疲劳和折损的影响,比如码垛。传统码垛工作大多由人工完成,搬运工人需要不断重复这项相当枯燥的工作,在日复一日的搬运中,因为姿态与身体肌力受到长期压力,绝大多数搬运工人都面临着多项健康风险,而身体的疲劳也将影响相关工作的执行效率与稳定性。 以UR20协作机器人技术替代传统人工码垛可以从安全、效率、成本三方面帮助企业回应这些挑战和风险,在工序流程上真正做到降本增效。此外,对比传统的码垛自动化技术,协作机器人从编程难易度、维护成本、占地面积、部署灵活性等多方面而言,都更胜一筹,能够满足不同类型制造企业对柔性、定制化的要求,是经济实惠的解决方案。 除了上述应用,我们也不断与合作伙伴协作,为企业开发更多元的自动化解决方案,在数字化的同时寻求简化相关技术在制造环境中的部署与管理。在即将于9月19日开幕的2023年中国国际工业博览会上(CIIF),优傲将携包括UR20在内的多项最新解决方案亮相8.1号馆A005展位,与行业分享优化制造效率的新应用,为全面的自动化升级,制造业高质量发展贡献关键力量。(撰文:徐奕临 优傲机器人中国区总裁) (优傲供稿) .