태극권을 하는 7관절 암 로봇

중국 Siasun사에서 중국 최초의 협업 로봇 설계와 개발에 Elmo 최고의 다축, 서보 솔루션 채택

Elmo의 독보적인 첨단 서보 기술을 활용하여 로봇 공학 및 자동화 분야에서 중국을 대표하는 한 기업이 최근 최초의 인간-기계 협업용 공장 자동화 로봇의 자체 개발을 완료했습니다.

Elmo는 로봇 관절 위에 직접 탑재되는 강력한 네트워크 기반 초소형 서보 드라이브를 공급했고 효율성, 견고함, 공간 절감, 배선 최소화, 낮은 EMI, 전반적인 시스템 안정성 향상 등 수많은 근거로 그 이점을 입증해냈습니다.

듀얼 서보 루프로 최대한의 서보 성능을 달성하고 고분해능 앱솔루트 엔코더를 작동하는 것은 이처럼 정교하게 협업하는 7관절 암 로봇을 단시간 내 제작할 때 큰 도전 과제였습니다. 최고급 모션 제어 로봇 공학 분야에서 검증된 Elmo제품은 개발 과정에서 최고 수준의 다축 및 서보 성능을 가능하게 했습니다.

Elmo의 간편한 사용을 지원하는 최첨단 구성 도구 EASII(“다재다능한” 도구)는 최적화된 서보 성능을 위해 네트워크의 개별 드라이브를 최고 수준까지 조정할 수 있도록 도와줍니다.

기계의 구조적 결함을 극복하기 위해 고차 필터를 사용하여 시스템을 식별하고 적합한 컨트롤러 설계를 지원하는 것은 EASII 도구 중 일부에 해당합니다. 또한 여러 축 사이에서 크로스오버 효과를 없애기 위한 특수 포지션 게인 스케줄링으로 간단하면서도 뛰어난 식별 방법을 사용한 다축 식별 기능이 구현되었습니다.

이 애플리케이션에는 모든 가능한 최고의 대역폭, 가장 빠른 응답 시간 그리고 높은 허용 범위를 가지고 안정적이고 원활한 로봇 작동을 동시에 유지하기 위해 그 외 여러 가지 기능이 사용되었습니다.

Elmo는 첨단 다축 컨트롤러, Platinum Maestro(P-MAS)와 Cartesian, SCARA, 3-link, Delta 등의 메커니즘을 사용해 광범위한 통합 로봇 기구학을 지원할 수 있는 검증된 역량으로 로봇과 관련한 모든 문제에 손쉬운 해결책을 제시합니다. 통합 기구학 지원은 턴 테이블, 컨베이어 및 기타 외부 장비와 완전히 동기화된 MCS(Machine Coordinate System) 또는 PCS(Product Coordinate System)로 동작합니다.

아울러 P-MAS에는 사용자 응용 기기를 위한 특수 실시간 코드 섹션이 있습니다. 로봇 개발자는 특수 코드 섹션으로 특정 로봇 기구학 공식을 작성하고 P-MAS를 통해 사용자가 고유 특정 기구학을 구현할 수 있는 현재 제공되는 모든 하이엔드 로봇 유형을 제한 없이 지원할 수 있습니다. 강력한 최신 4코어 프로세서 기반의 P-MAS는 250µSec의 네트워크 사이클 타임 내에 로봇 기구학과 역 기구학을 실시간으로 계산해야 하는 응용 기기 유형에 필수적입니다. 사용자 입력 실시간 섹션에서 구현된 기구학 공식은 시스템에서 모든 축의 목표 위치/속도 또는 토크를 계산하고 계산 결과를 각 EtherCAT 사이클에 산출합니다. 로봇 작동은 두 가지 주요 모드로 나뉘는데 첫 번째는 작동 교육 모드, 두 번째는 작업 모드입니다.

교육 모드는 조작자가 원하는 경로 궤적을 따라 주요 위치 지점으로 로봇을 물리적으로 이동시킵니다. 다축 컨트롤러는 작업 모드에서 전체 궤도 동작을 반복하기 위해 관련 위치 지점을 기록합니다. 구동기는 해당 모드에서 CST(cyclic synchronous torque) 모드로 작동합니다. 토크 명령 이외에도 다축 컨트롤러는 원활한 드래깅 프로세스를 유지하면서 중력 및 로봇 역학 등 저항 요소를 극복하기 위해 추가 보상 전류(토크)를 산출합니다. 이렇게 복잡한 로봇 솔루션에서 가장 흥미로운 부분은 대부분의 작업을 프로그래밍 경험이나 기술이 없이도 수행할 수 있는, 프로그래머가 아닌 사람을 위해 교육 프로세스의 구현이 간소화되었다는 점입니다.

두 번째 작동 모드는 작업 모드로, 다축 컨트롤러가 로봇의 기구학 모델(DH 매트릭스의 역 기구학 솔루션)에 따라 7개의 목표 위치/속도를 계산하고 필요한 경우 동적 모델 기반의 토크 보상을 총 출력 토크에 추가합니다. 구동기는 CSP(cyclic synchronous position) 또는 CSV(cyclic synchronous velocity) 작동 모드에서 목표 위치/속도 명령과 토크 오프셋 명령을 수신하며 동작합니다.