רובוט עתיר הספק בעל ניידות גבוהה המופעל בתנאי שטח קיצונייםרמי סימני, ELMO
הדרישה: בקרת תנועה מתקדמת למערכת רב צירית המנוהלת דרך ערוץ תקשורת דטרמניסטי בזמן אמת – CANopen.
בקרי הינע הסרוו הדיגיטליים של אלמו מסוג Whistle הינם בקרים קומפקטיים, בעלי צפיפות הספק גבוהה מאוד. יחס צפיפות ההספק לגודל הפיזי של הבקר הינו מהגבוהים הקיימים בשוק ומהווה אחד היתרונות המשמעותיים של בקר מסוג זה על פני בקרים מתחרים מחברות אחרות.חקר מקרה זה מציג כיצד אחד הלקוחות שלנו מתעשיית הרובוטיקה בארה”ב, חברת Autonomous Solutions Inc, השתמשה בבקרים ע”מ להגדיל את ההספק וקלות התנועה של פלטפורמת הרובוט הנייד שפיתחה, ה-Chaos. מקרה זה עשוי לעניין אותך במידה והשיקולים הבאים מהווים מרכיב עיקרי בתכנון ההנדסי של הרובוט שלך:
* יישום המשלב בקר הינע המסוגל לספק הספק רציף של עד 1.6 kW למנוע סרוו, בקר המתאפיין בקומפקטיות וגודל פיזי קטן מאוד. לשם המחשה: גודלו של הבקר אינו עולה על גודלה של קופסת גפרורים.
* תפוקה מקסימאלית של מומנט פיתול המנוע עם יכולות זרם גבוהות מאוד.
* מזעור המשקל הכולל של הפלטפורמה הניידת.
תיאור האפליקציה
הרובוט הנייד Chaos של חברת Autonomous Solutions האמריקאית הינו פלטפורמה רובוטית אוטונומית זחלית בעלת ניידות גבוהה היכול לפעול באזורים המאופיינים בפני קרקע מאתגרים ולא קונבנציונאליים. הרובוט יכול לשאת מגוון רחב של חיישנים ומטענים שונים המשמשים למשימות שונות ומגוונות.
הניידות הגבוהה הינה תוצאה של ארבע זרועות זחל המספקות מהירות גבוהה וחוזק דחיפה משמעותי המשמש להנעת הרובוט. מערכת בקרה מבוזרת המנוהלת בזמן אמת שולטת על כל זרוע זחלית באופן עצמאי ומאפשרת קלות תנועה ורב תכליתיות בפני קרקע שונים ומגוונים כגון קרקע סלעית, טלוליות, קרקע חולית וכדומה.
ארבע הזרועות הזחליות של רובוט ה Chaos משתמשות בשני מנועי סרוו כל אחד: (1) מנוע לסיבוב הזרוע ו-(2) מנוע להנעת הזחלים. סיבוב הזרוע מאפשר לרובוט לשלוט באופן הייצוב שלו, לטפס על פני מכשולים, ולהרים את גופו וכדומה. ארבעת הזחלים מספקים את ההינע עבור התנועה וההיגוי. תפוקת ההספק הגבוהה של ה- Whistle מעניקה מומנט פיתול גבוה מאוד של הזרוע המאפשרת שינויים מהירים מאוד של מצב הזרוע ע”מ לאפשר קלות תנועה מירבית תחת עומסים כבדים. ההספק הגבוה של ה-Whistle מאפשר לרובוט לנוע במהירות גבוהה על קרקע שטוחה וגם בשיפועים תלולים מאוד.
הרובוט נשלט ע”י בקר רב צירי המיושם כחלק מטופולוגית מערכת בקרה מבוזרת דרך ערוץ תקשורת טורי, דטרמניסטי בזמן אמת – CANopen. כחלק מהשימוש בפרוטוקולים סטנדרטיים נעשה שימוש בפרוטוקול DS-402 לבקרת התנועה בנוסף לשימוש בפרוטוקול הבינרי של אלמו המבוסס על סטנדרט הDS-301. יישום זה מאפשר שימוש באוסף הפקודות הקנייני של Whistle ע”מ לשפר את המצבים והשליטה על בקרת התנועה הממומשת בפרוטוקול ה-DS-402.
אתגרי היישום
עיקר המטרות במימוש של Autonomous Solutions עבור הרובוט הנייד Chaos היו:
* הגדלת מהירות התנועה וחוזק ההינע של הפלטפורמה למעבר על פני סוגי קרקע שונים, עם נשיאת מטען יעיל, וטיפוס על פני מכשולים.
* שמירה על ארכיטקטורת הבקרה ופרוטוקולי התקשורת הקיימים (פרוטוקולים סטנדרטיים).
* מזעור הגודל הפיזי בזמן התכנון ע”מ להקטין את המשקל והגודל הכללי של המארז בו נמצאת מערכת ההינע של הרובוט.
* אפשרות עתידית למעבר מהיר ומיידי למוצר מדף הקיים באלמו (Hornet) בעל תאימות לסטנדרטים הצבאיים.
הפתרון של אלמו
בקר ההינע הדיגיטלי Whistle נבחר ליישום זה עקב צפיפות ההספק הגבוהה מאוד שלו והתאימות ל-CANopen.
Whistle הינו בקר קומפקטי בעל גודל פיזי מאוד קטן, המידות שלו הן רק 55 x 46.5 x 15 mm ומשקלו רק 50 g.לבקר תפוקה של 1.6 kW – 20 A זרם והספק רציף במתח של 80 VDC.
שמונה בקרי הינע סרוו WHI-20/100 נבחרו להתקנה ברובוט.
בקר ה-Whistle נמנה על משפחת מוצרי ה-SimplIQ של אלמו, משפחה זו תוכננה במיוחד עבור יישומים שבהם ישנה חשיבות רבה לגודל קומפקטי, צפיפות הספק מירבית ופרוטוקולי תקשורת סטנדרטיים.
* הבקר מהווה שילוב מוביל בענף הסרוו, שילוב של תפוקת הספק מירבית (עד 1.6 kW) וגודל קומפקטי מזערי (55 x 46.5 x 15 mm).
* יישום של פרוטוקול CANopen הסטנדרטי, הקפדה על פרוטוקולי התקשורת ובקרת התנועה התקניים עפ”י סטנדרטים עולמיים תוך כדי אפשור הרחבות פונקציונאליות הממומשות בעזרת אוסף פקודות עשיר של הבקר.
בקרי הינע ה-Whistle מותקנים בנקודת החיבור בין הזרועות הזחליות וגוף הרובוט. כל זרוע זחלית משתמשת בשני בקרי Whistle המורכבים שניהם על מעגל מודפס שתוכנן ע”י מהנדסי החומרה של הלקוח.
בקרי ההינע מסוג Whistle מספקים בקרת תנועה בחוג סגור, קלטי משוב מגוונים עבור בקרת הסרוו, מגוון רחב מאוד של פונקציונאליות המשמשת לתגובה מהירה ויעילה הנדרשת ברמת הציר הבודד, מגוון של כניסות/יציאות קלט/פלט אנאלוגיות ודיגיטליות ותמיכת תקשורת טורית. תאימות לסטנדרט CANopen, פרוטוקול תקשורת DS-301 ופרוטוקול התקני התנועה DS-402 מאפשרים לשלוח פקודות תנועה ברמה גבוהה ל-Whistle . התקנות נוספות של CANopen, ספציפיות ליצרן, מאפשרות אף הן שליטה וניטור מעל ומעבר למה שמספקים הפרוטוקולים התקניים, מבלי להשפיע על העמידה בתקנים.
מדוע אלמו
* בקר הינע קומפקטי וקל משקל עם צפיפות הספק גבוהה המאפשר לספק הספק גבוהה יותר לרובוט הנייד.
* התאימות לפרוטוקולי תקשורת תקניים מאפשרת ללקוח להשתמש בפלטפורמת הבקרה הקיימת שלו.
* הקצאת מהנדסי תמיכה של אלמו לליווי והתקנה מהירה ויעילה של הבקרים במערכת הנמצאת באתר הלקוח.
* מעבר מיידי ומהיר לשימוש במוצר מדף קיים בעל פונקציונאליות זהה למוצר ה-Whistle מוצר בעל תאימות מלאה לעמידה במגוון רחב של סטנדרטים צבאיים (Hornet).
