正在工業機(ji)(ji)器人跟機(ji)(ji)床(chuang)使用(yong)中，能夠(gou)波及正在特定空(kong)間內(nei)精準調(diao)和多個(ge)(ge)軸的挪(nuo)動，以實現手(shou)頭的事情。機(ji)(ji)器人普通有6個(ge)(ge)軸，這些軸必需調(diao)和有序，若(ruo)是有時候機(ji)(ji)器人沿(yan)軌道(dao)挪(nuo)動，則會(hui)有7個(ge)(ge)軸。
正在(zai)CNC加工(gong)中，5軸(zhou)調(diao)和很罕見，可是有些使用會用到多達(da)12個(ge)(ge)軸(zhou)，此(ci)中對象(xiang)跟工(gong)件正在(zai)特定空間(jian)內絕(jue)對挪動。每一個(ge)(ge)軸(zhou)皆(jie)包括(kuo)一個(ge)(ge)伺服驅(qu)動器(qi)、一個(ge)(ge)機電(dian)，有時候，正在(zai)機電(dian)跟軸(zhou)討論，或許末尾(wei)執行器(qi)之間(jian)會加裝(zhuang)一個(ge)(ge)變速箱。然后(hou)，體(ti)系(xi)經由過程工(gong)業以太網互聯(lian)，普通采取(qu)LINE型(xing)拓撲，詳細(xi)如圖1所(suo)(suo)示。機電(dian)控制器(qi)將(jiang)所(suo)(suo)需的(de)(de)空間(jian)軌跡(ji)轉換為每一個(ge)(ge)伺服軸(zhou)所(suo)(suo)需的(de)(de)單個(ge)(ge)地(di)位基(ji)準，然后(hou)正在(zai)收集上(shang)輪回傳輸(shu)。
圖1.多軸機床的網(wang)絡拓撲布局。
智能分揀機器人圖片節制周期
這(zhe)些使用按界說的周(zhou)期(qi)時間(jian)運(yun)轉(zhuan)，這(zhe)個(ge)工夫(fu)普通即是(shi)(shi)，或許是(shi)(shi)底層伺服電機(ji)驅(qu)動器(qi)(qi)的基波節制(zhi)(zhi)(zhi)/脈(mo)寬調制(zhi)(zhi)(zhi)開(kai)關周(zhou)期(qi)的幾倍。正(zheng)在(zai)(zai)圖2所示的這(zhe)類情(qing)況(kuang)中(zhong)，端(duan)到端(duan)網(wang)絡傳(chuan)(chuan)輸耽誤是(shi)(shi)一(yi)個(ge)緊張參數(shu)。正(zheng)在(zai)(zai)每(mei)(mei)一(yi)個(ge)周(zhou)期(qi)內(nei)，機(ji)電控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)器(qi)(qi)必需將新(xin)地位基準(zhun)跟其他相(xiang)關信息傳(chuan)(chuan)輸給(gei)圖1中(zhong)的各個(ge)節點(dian)(dian)。然后(hou)，PWM周(zhou)期(qi)內(nei)須要余留充足(zu)的工夫(fu)，以供每(mei)(mei)一(yi)個(ge)節點(dian)(dian)利用新(xin)地位基準(zhun)跟任(ren)何新(xin)傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)數(shu)據去更新(xin)伺服控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)算法計(ji)較(jiao)。然后(hou)，各個(ge)節點(dian)(dian)經(jing)由(you)過程依賴(lai)于工業(ye)以太(tai)網(wang)和(he)談的分布式(shi)時鐘機(ji)制(zhi)(zhi)(zhi)，正(zheng)在(zai)(zai)同一(yi)時間(jian)點(dian)(dian)將更新(xin)后(hou)的PWM矢(shi)量使用于伺服驅(qu)動器(qi)(qi)。依據詳細的節制(zhi)(zhi)(zhi)架構，部門節制(zhi)(zhi)(zhi)回路算法可以正(zheng)在(zai)(zai)PLC中(zhong)實現(xian)，若是(shi)(shi)正(zheng)在(zai)(zai)收(shou)集上吸收(shou)到任(ren)何相(xiang)關傳(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)信息更新(xin)后(hou)，須要充足(zu)的工夫(fu)才氣(qi)實現(xian)。
圖2.PWM周期跟收集傳輸工夫。
垃圾分揀機器人原理數據傳輸耽誤
快遞分揀機器人是人工智能嗎假定收(shou)集(ji)上獨一的(de)(de)(de)流(liu)量是(shi)機床控制器(qi)(qi)跟伺服(fu)節點之間的(de)(de)(de)周期性數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)流(liu)，收(shou)集(ji)耽(dan)(dan)誤由收(shou)集(ji)跳轉到(dao)(dao)最(zui)遠(yuan)節點的(de)(de)(de)次數(shu)(shu)、收(shou)集(ji)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)速度(du)跟每一個節點蒙(meng)受(shou)的(de)(de)(de)耽(dan)(dan)誤決意(yi)。正在利(li)用機器(qi)(qi)人跟機床時，線路(lu)招致(zhi)的(de)(de)(de)旌旗燈號傳(chuan)輸(shu)耽(dan)(dan)誤可(ke)以疏(shu)忽，那是(shi)因為線纜長度(du)普(pu)通(tong)絕對較(jiao)短。次要(yao)的(de)(de)(de)耽(dan)(dan)誤為帶寬耽(dan)(dan)誤；行將數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)傳(chuan)輸(shu)到(dao)(dao)線路(lu)所需的(de)(de)(de)工夫(fu)。關于最(zui)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)以太網幀，有關100Mbps跟1Gbps位速度(du)的(de)(de)(de)帶寬耽(dan)(dan)誤，請(qing)參考圖3。那便(bian)即是(shi)數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)包尺寸/數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)速度(du)。關于多(duo)軸體系，從控制器(qi)(qi)到(dao)(dao)伺服(fu)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)典(dian)范數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)有效(xiao)載荷由各伺服(fu)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)4字節速率/地位基準更(geng)(geng)(geng)新跟1字節控制器(qi)(qi)更(geng)(geng)(geng)新構成，也就是(shi)說，6軸機器(qi)(qi)人的(de)(de)(de)有效(xiao)載荷為30個字節。當然，有些(xie)使用的(de)(de)(de)更(geng)(geng)(geng)新中包括(kuo)更(geng)(geng)(geng)多(duo)信息(xi)，而且(qie)/或有更(geng)(geng)(geng)多(duo)軸，正在這些(xie)環境下，數(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)包的(de)(de)(de)尺寸要(yao)大于最(zui)小(xiao)(xiao)尺寸。
圖3.最小(xiao)長度(du)以太網幀的帶(dai)寬耽誤。
菜鳥驛站倉庫分揀機器人除(chu)帶寬耽誤中，其他耽誤元素是因為以太(tai)網幀(zhen)經(jing)由(you)(you)過(guo)程每一個伺服網絡接(jie)口的(de)(de)(de)(de)PHY跟單端口開關發生的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)(zhe)些耽誤如(ru)圖4跟圖5所(suo)示(shi)，此中顯現(xian)幀(zhen)挪動的(de)(de)(de)(de)部(bu)門(men)是穿過(guo)PHY進(jin)入MAC，經(jing)由(you)(you)過(guo)程方針(zhen)地(di)點(dian)剖析(xi)時，只須(xu)要對幀(zhen)的(de)(de)(de)(de)前(qian)導跟方針(zhen)部(bu)門(men)停止計時管控。門(men)路2-3a默示(shi)對以后(hou)節(jie)(jie)點(dian)有效(xiao)載荷數據(ju)的(de)(de)(de)(de)截取，門(men)路2-3b則(ze)默示(shi)幀(zhen)向(xiang)方針(zhen)節(jie)(jie)點(dian)前(qian)進(jin)的(de)(de)(de)(de)行(xing)程。圖4a只顯現(xian)傳(chuan)輸給2-3a中的(de)(de)(de)(de)使用的(de)(de)(de)(de)有效(xiao)載荷，圖4b則(ze)顯現(xian)被(bei)(bei)傳(chuan)輸的(de)(de)(de)(de)幀(zhen)的(de)(de)(de)(de)大部(bu)分；那評釋以太(tai)網和談之間能夠存(cun)在纖(xian)細的(de)(de)(de)(de)差(cha)別。門(men)路3b-4默示(shi)幀(zhen)出站傳(chuan)輸，經(jing)由(you)(you)過(guo)程傳(chuan)輸行(xing)列、經(jing)由(you)(you)過(guo)程PHY，然(ran)后(hou)返回線纜。圖中所(suo)示(shi)的(de)(de)(de)(de)線路終端節(jie)(jie)點(dian)中沒有存(cun)在這(zhe)(zhe)類門(men)路。這(zhe)(zhe)里假定采(cai)取縱貫數據(ju)包(bao)交(jiao)流(liu)，而不是存(cun)儲轉發，后(hou)者的(de)(de)(de)(de)延遲時間更長，由(you)(you)于全部(bu)幀(zhen)皆要計入開關，然(ran)后(hou)再被(bei)(bei)轉發。
圖4.幀耽誤：線路終端(duan)節點(dian)。
圖5按(an)工夫(fu)線(xian)顯現幀(zhen)的(de)延時元素(su)，此(ci)中描(miao)寫了幀(zhen)穿(chuan)過一個軸(zhou)節(jie)點(dian)(dian)的(de)悉數(shu)傳(chuan)輸工夫(fu)。TBW默示帶(dai)寬耽誤，TL_1node默示幀(zhen)經由(you)(you)過程單(dan)個節(jie)點(dian)(dian)的(de)耽誤。除(chu)與位經由(you)(you)過程線(xian)路(lu)停止物理傳(chuan)輸，和計(ji)入地(di)點(dian)(dian)位用(yong)于實行方針地(di)點(dian)(dian)剖(pou)析相關(guan)的(de)耽誤中，PHY跟開關(guan)組件耽誤是其他會(hui)影響體系(xi)內的(de)傳(chuan)輸耽誤的(de)因(yin)素(su)。跟著(zhu)線(xian)路(lu)上的(de)位速(su)度增長，節(jie)點(dian)(dian)數(shu)目增加，這些耽誤對全部端到端幀(zhen)傳(chuan)輸耽誤的(de)影響會(hui)更(geng)年夜。
圖5.幀傳輸工(gong)夫線。
低耽誤解決方案
ADI推(tui)出了(le)(le)兩款新工業以(yi)太(tai)網(wang)PHY，公用(yong)(yong)于正在更普(pu)遍的(de)(de)環(huan)境溫度規(gui)模內，正在嚴(yan)苛的(de)(de)工業前提(ti)(ti)下靠得住運轉，具(ju)有精彩的(de)(de)功率跟耽誤規(gui)格。ADIN1300跟ADIN1200公用(yong)(yong)于辦理本文中提(ti)(ti)到的(de)(de)應戰，成為工業使用(yong)(yong)的(de)(de)幻想取(qu)舍(she)。有了(le)(le)fido5000及時以(yi)太(tai)網(wang)、多和談嵌入(ru)式單(dan)端口(kou)開(kai)關(guan)后(hou)，ADI公司開(kai)辟出了(le)(le)合用(yong)(yong)于確(que)定性工夫敏(min)感(gan)型使用(yong)(yong)的(de)(de)解(jie)決方案。
表1列出了PHY跟開(kai)關招致的耽(dan)誤(wu)，條件(jian)是(shi)假定吸收緩沖器剖析(xi)是(shi)以方針地點為根底，且假定采取100Mbps收集(ji)。
表1.PHY跟開關耽誤
舉例來說，將(jiang)這些耽(dan)誤計入(ru)多(duo)達7個軸的線路收集，并將(jiang)總有(you)效載荷計入(ru)終極節點，總傳輸耽(dan)誤釀(niang)成
此中58×80ns默(mo)示前導(dao)跟方針地點字節(jie)被讀取后，余下的58字節(jie)有效載荷(he)。
這項計(ji)(ji)(ji)較(jiao)假定收集(ji)中不其他(ta)流(liu)量(liang)，或許收集(ji)可能(neng)優先接(jie)見(jian)工(gong)夫敏感(gan)型(xing)流(liu)量(liang)。它正在某種(zhong)程度(du)上依(yi)附和談，依(yi)據(ju)詳(xiang)細(xi)利用(yong)的工(gong)業以太(tai)網和談，計(ji)(ji)(ji)較(jiao)得出的值會存在細(xi)小差別(bie)。回想圖2，將機(ji)械系統的周(zhou)期(qi)時間降低(di)至50μs至100μs時，將幀傳輸到最遠的節點能(neng)夠占用(yong)全部周(zhou)期(qi)的遠50%，招(zhao)致留給下一周(zhou)期(qi)更新機(ji)電(dian)節制(zhi)跟(gen)挪(nuo)動控制(zhi)算法計(ji)(ji)(ji)較(jiao)的工(gong)夫削減(jian)。
快遞分揀機器人前景如何最大水平(ping)縮(suo)短(duan)那段(duan)傳輸工夫關于(yu)(yu)優化機(ji)能而(er)言十分緊張(zhang)，由于(yu)(yu)它容許實行更(geng)長、更(geng)龐大的(de)(de)(de)(de)節(jie)制(zhi)計較。鑒(jian)于(yu)(yu)與線路數據相關的(de)(de)(de)(de)耽(dan)誤(wu)是流動的(de)(de)(de)(de)，且與位速度(du)相關，利用低耽(dan)誤(wu)組(zu)(zu)件(jian)（例(li)如(ru)ADIN1200PHY跟fido5000嵌入式(shi)開關）將是優化機(ji)能的(de)(de)(de)(de)要害(hai)，特別是正(zheng)在節(jie)點數目增(zeng)(zeng)長，周期時間縮(suo)短(duan)時。轉而(er)利用千兆以太網可(ke)以大幅降低帶寬耽(dan)誤(wu)形成的(de)(de)(de)(de)影響，可(ke)是會增(zeng)(zeng)長開關跟PHY組(zu)(zu)件(jian)招致的(de)(de)(de)(de)整體耽(dan)誤(wu)的(de)(de)(de)(de)比(bi)例(li)。例(li)如(ru)，采取千兆收(shou)集的(de)(de)(de)(de)12軸(zhou)CNC機(ji)床的(de)(de)(de)(de)收(shou)集傳輸耽(dan)誤(wu)約為(wei)7.5μs。
正(zheng)在這類環境下(xia)，帶寬元(yuan)素(su)可(ke)以(yi)(yi)忽(hu)略不計，利用最(zui)小或最(zui)大以(yi)(yi)太網(wang)幀尺寸不會形成任何(he)不同。收(shou)(shou)集(ji)耽誤大抵(di)可(ke)以(yi)(yi)由PHY跟開關均(jun)分，跟著(zhu)工業體系(xi)轉而(er)采取千兆網(wang)速、節制(zhi)周期時(shi)間(jian)縮短（WEtherCAT?顯現的(de)周期時(shi)間(jian)為12.5μs）、由于正(zheng)在節制(zhi)收(shou)(shou)集(ji)中增長以(yi)(yi)太網(wang)毗(pi)鄰的(de)傳(chuan)感器而(er)招致節點數(shu)增長，和網(wang)絡拓撲不休趨于扁平，凸顯了最(zui)小化(hua)這些元(yuan)素(su)的(de)耽誤的(de)代價。
論斷
正在(zai)高性能多軸(zhou)同步挪動使用中，節(jie)(jie)制時(shi)序(xu)要(yao)求(qiu)十分精(jing)準，存在(zai)確(que)定性跟工夫(fu)關(guan)(guan)鍵性，要(yao)求(qiu)最大水平(ping)縮(suo)短端到端耽誤(wu)，正在(zai)節(jie)(jie)制周期(qi)時(shi)間(jian)縮(suo)短，控制算(suan)法的(de)復雜(za)性增長時(shi)特(te)別如斯。低耽誤(wu)PHY跟嵌(qian)入式(shi)縱(zong)貫(guan)開關(guan)(guan)是優化(hua)這些體系的(de)緊(jin)張組件。為(wei)辦理本文所述(shu)應(ying)戰，ADI推出了兩(liang)款(kuan)新的(de)穩(wen)重型工業以太網PHY，即(ji)ADIN1300（10Mb/100Mb/1Gb）跟ADIN1200。
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