Un'azienda innovativa nel campo della robotica collaborativa specializzata ha superato un ostacolo critico nel passaggio dal prototipo alla produzione passando dai servoazionamenti standard a un'architettura multiasse personalizzata. Questo consolidamento ha ridotto in modo significativo i costi dell'hardware di controllo del movimento e l'ingombro fisico, mantenendo al contempo il controllo dell'impedenza ad alta larghezza di banda necessario per un'interazione sicura e incentrata sull'uomo.
La sfida: alta precisione con stretti vincoli spaziali
Uno sviluppatore stava progettando un robot collaborativo (cobot) altamente specializzato, progettato per l'interazione diretta con l'uomo. Per operare in modo sicuro ed efficace, l'applicazione richiedeva una sincronizzazione multibraccio in grado di effettuare un controllo avanzato dell'impedenza (force feedback).
L'elettronica di controllo doveva essere inserita in un involucro di consumo fortemente vincolato e insonorizzato, escludendo i tradizionali armadi industriali. Inoltre, il sistema richiedeva un'integrazione Safe Torque Off (STO) altamente affidabile per garantire la stretta conformità agli standard di sicurezza collaborativi.
L'ostacolo: il compromesso tra prestazioni e imballaggio
Durante la fase di ricerca e sviluppo, i convertitori di frequenza FlexPro® standard hanno dimostrato con successo il concetto tecnico, fornendo la densità di coppia e la precisione di comunicazione EtherCAT richieste.
Tuttavia, quando il progetto si è spostato verso la produzione in serie, le spese generali di imballaggio fisico e l'economia delle unità per asse della configurazione prototipo hanno rappresentato un ostacolo importante.
Il team di ingegneri si è trovato di fronte a un dilemma hardware comune: trovare un modo per mantenere prestazioni di alto livello aptico senza superare i rigidi obiettivi di costo di produzione o espandere l'ingombro fisico.
La soluzione: Consolidamento architettonico
Riconoscendo che le barriere risiedevano nell'imballaggio ridondante e nella duplicazione dei componenti piuttosto che nella tecnologia di movimento di base, ADVANCED Motion Controls ha proposto una riprogettazione strutturale. Poiché gli assi del robot funzionavano in modo interdipendente, AMC ha sviluppato una soluzione di azionamento a doppio asse personalizzata che ha consolidato due assi di controllo su un'unica scheda a circuito stampato (PCB).
- Eliminazione della ridondanza: Condividendo i circuiti logici, gli ingressi di alimentazione e le interfacce di comunicazione, il progetto ha eliminato la necessità di duplicare connettori, alloggiamenti e processori.
- Integrazione semplificata: Il design consolidato ha ridotto drasticamente il cablaggio interno, migliorando il flusso d'aria all'interno dello chassis compatto e riducendo il tempo di assemblaggio complessivo.
- Comunicazioni unificate: La scheda personalizzata ha presentato un singolo nodo EtherCAT semplificato, semplificando la mappa di rete del controllore master.
I risultati: Raggiungere l'economia delle unità di produzione
Il perno architettonico ha permesso allo sviluppatore di colmare con successo il divario tra le prestazioni del prototipo e gli obiettivi di produzione.
- Efficienza dei costi: L'approccio multiasse ha ridotto significativamente il costo per asse, raggiungendo l'economia dell'unità richiesta senza sacrificare le prestazioni.
- Lancio della produzione: Il rispetto dei rigorosi obiettivi della distinta base ha permesso all'azienda di uscire dalla fase di prototipazione e di passare alla produzione in serie.
- Miglioramento continuo: Il successo del consolidamento iniziale si è evoluto in una collaborazione ingegneristica continua, incentrata sulla continua ottimizzazione dell'architettura di controllo del movimento del sistema.
