發布日期：2022-10-09 點擊率：149
工業機器人實現自動化，通常只有在機器人與機器完全集成時才能成功。Kuka開發的一款控制軟件，使通過工業實時通信實現遠程指揮機器人成為可能。
過去5年所遇到的危機顯示，擁有“有生命的”生產設備對于德國成為經濟全球化中重要的一員非常重要。相應的關鍵技術之一是通過工業機器人實現自動化。
機器人并非為其自身服務，而是在實現自動化任務時完成各種工作。它可對加工機械的模具或工件進行預加工或后處理，或者對材料進行操作控制，以及對材料進行裝卸。
為了能使生產設備和機器人的工作流程相互協調，需要在他們的控制裝置之間建立通信。此項工作本來是由并行布線的信號完成，之后被常規現場總線取代。在一些工業領域中，如注塑成型，用Euromap67接口對單個信號進行了標準化。
以基于Ethernet的現場總線作為通信前提
為了滿足當下自動化設備的要求，僅通過幾個E/A信號來進行通信已遠遠不夠。基于Ethernet的現場總線的出現，為設備、生產機械和機器人之間的高效協作通信技術創造了前提。同時，新型現場總線的一個重要特征是，通過同一條Ethernet電纜或者多條總線，可以并行處理多個協議并可提供多項服務。除了自身的標準總線Ethercat和TCP/IP外，新的Kuka機器人控制裝置KR C4還可以通過Ethernet選擇性地支持Profinet和Ethernet/IP。通過網關也可鏈接其他總線，如Varan。
下列服務可用來與其他參與者建立通信：
●循環過程數據：通過E/A信號進行通信是必要的。在固定的脈沖間隔中，事先設定的過程數據雙向傳輸。但與過去不同，如今可以通過基于Ethernet的現場總線以更高的速率傳輸更大的過程數據圖像。
●異步消息：與循環過程數據不同，異步消息只有在需要時才產生并發送給接收方，對方可邊接受邊閱讀。如可用于發送指示信息、故障信息及其他相應控制裝置上的確認信息。
●文件傳輸：為了匯集配方表、歸檔和復原機器人程序或者準備凸輪表，可在KR C4上按裝一個FTP服務器。這樣，作為FTP客戶端的通信伙伴便擁有了機器人控制裝置文件系統的訪問權。
●節拍同步：在某些階段，機器人的動作必須盡可能精確地與生產機器的動作同步。其基本前提是，機器人控制裝置的內部節拍信號必須和其他控制裝置的節拍信號在相位上相互固定地保持同步。在KR C4中并沒有使用現場總線特定的規定，而是使用根據IEEE 1588 V1標準化的精密時間協議。KR C4可以主時鐘方式工作，也可以按時鐘方式工作。
●安全性：因為對于統一的機器和機器人安全的期望，所以才會有這樣的要求，那就是機器人安全可以由機器安全控制裝置或者通過一個更高級的安全控制裝置來操控。KR C4為此提供兩種安全方案：機器人的基本安全，或其他產品的安全運行選項。基本安全方式僅包括基本功能，如緊急停車，而安全運行選項則提供擴展的安全功能，如安全監控的笛卡爾直角坐標和軸向角坐標的空間，安全監控速度、加速度或停車。這兩種安全方案可通過各自支持的現場總線的安全擴展來使用，也就是Fail Safe over Ethercat（FsoE）、Profisafe和CIP-Safe。
圖1 單點操作：機器和機器人只需要一個操作單元，必要時只需要一個編程單元
只有一個編程接口
在這些經過改進的通信機制基礎上，機械制造廠商或系統集成商可以如往常一樣解決自動化任務，只需單獨編制和運行機器程序、機器人程序和相應的機器和機器人操作界面。對此，所有參與者如售后服務人員，都需要掌握詳盡的機器人編程知識。
為了降低學習難度，并為了讓機器人和機器運動只需在一個位置上完成編程，Kuka使用mxAutomation開發出了一種方法，通過這種方法，機械制造商或系統集成商基本上可以把Kuka機器人控制裝置集成到自身的機器控制裝置中。這樣，機器人的全部編程和操作都可以只通過機器控制裝置及其操作臺來完成，從而不再需要特別的機器人編程知識。機械/機器人單元的操作就像在熟悉的機器操作臺上一般（圖1）。
mxAutomation軟件原則上由兩個主要部分組成。在機器人控制器上運行的是Kuka公司編程的伺服程序，此程序通過前面提到的現場總線之一，等待機器人控制指令的到達。在機械控制器上運行著原來的機器人控制程序，這個程序是用機械控制器編程語言和編程方法編寫而成。為使這一點成為可能，Kuka為每個控制器提供mxAutomation服務器。機械程序員將這些集成到自己的程序中，并將此編程的機器人指令和參數打包到相應的數據中，這些數據通過各自總線被傳送到在機器人控制器上運行的mxAutomation服務器中。服務器對抵達的數據做出解碼，執行預期中的機器人指令，并將反饋參數、狀態信息等發回到機器控制器的mxAutomation服務器中。為了盡快且準確地完成機器人指令和反饋值的數據傳輸，只能使用相應現場總線的循環過程數據。以這種方式可以同時由機器控制器近似遙控地操控最多五臺機器人。
mxAutomation圖書館可導出結構化文本編成，目前可供Siemens Simatik以及基于此配置的Sinumerik 840D和Rockwell PLCs、Codesys及Procon-OS-Systeme使用。其他的正處在準備過程中（圖2）。對于其他控制器制造廠商備有一個適配套件，這些廠商在和Kuka確定合作后，使用此套件將xmAutomation圖書館集成到他們自己的控制器中。用其他編程語言同樣可行，如C/C++。
圖2 Kuka接口封裝mxAutomation為久經考驗的控制界面如Siemens和Rockwell提供了無縫集成的界面
mxAutomation圖書館中也有機器人編程功能
mxAutomation圖書館的應用程序接口（API）以PLC-Open運動控制功能模塊（MCFB）的編程為依托，針對Kuka機器人做出了專門的擴展。幾乎所有可以直接在機器人上編寫的功能，也可以通過mxAutomation圖書館調出使用。因為一方面為如讀取機器人當前的位置、速度和加速度的功能；另一方面為用來讀寫本地機器人E/A和變量功能。合理使用系統變量的一個實例是，小心地抓取工件或物品，同時使用與軸相關的扭矩限制也是一個有效方法。同時可以在mxAutomation配置范圍內，將系統變量TORQMON_DEF分配給一個mxAutomation變量，然后通過KRC_SetSysVar加以描述。
對于機器人使用LIN、PTP或CIRC進行軸向或笛卡爾操作方法時，有相應的模塊可供使用。此時如精確的軌道切換動作或中斷這樣的仔細打磨動作也是可以的。對于機器人的手動操作和Teachen特定的空間點還有一些功能，因而這些操作也可以由機器終端執行。
可按用戶要求進行定制擴展
根據用戶意愿，Kuka-Engineering幫助用戶實現定制化的特殊功能模塊。如用戶出于對自身知識產權的保護，為了使用到目前為止還沒有集成到mxAutomation中的基本機器人功能（如笛卡爾軟伺服“矢量移動”或輸送機）或為了完成復雜的機器人程序（如用戶特定的返回主頁策略）用戶可以訪問Kuka-Engineering。除輸送機般的功能性之外，其他的同步功能也在準備中。
與類似機械控制器直接承擔對機器人驅動裝置或機器人發動機操作的解決方案相比，mxAutomation有一些優勢。機械控制器無須掌握復雜的機器人轉換，也不必知道詳細的機械數據和機器人力學指標。
mxAutomation可立即與所有基于KR-C4的Kuka機器人類型，即從KR Agilus到KR 1000 titan一同工作。
Kuka在機器人力學上擁有成熟、通用及有適配能力的系列產品：不同的作用范圍、不同的載荷、中控臺設計、機械臂延展、優化的自重及其他內容等。
機械控制器由于對機器人發動機、傳動裝置和機械部件的機械負載限度不清楚而可能導致提前停機的超載，這種危險并不存在。此外，Kuka機器人控制器的所有優點和特性機械控制器也全都擁有。
和一種經常提到的假設不同，在機器控制器上直接做軌道計劃來對機器人進行控制，與采用mxAutomation控制的運動相比沒有優勢：原因在于串聯機器人的物理性自然惰性延遲，Kuka控制器的工作方式與機器人的機械力學配合得相當默契。通過mxAutomation的規定，清晰地定義產品責任。
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