© 2014 PMC 技術創新 服務貼心

技術創新 服務貼心

2015/11/25

全軟體機器人控制器技術整合應用

財團法人精密機械研究發展中心

機器人智動化發展處

賴政賢

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～機器人智動化發展處～

PMC技術團隊簡介

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產業機器人應用技術•機器人作業單元技術•CAD Based機器人控制技術•產業機器人智慧化技術

自主移動技術•移動式機器人技術• Laser Based定位導航技術• DSP Based控制器開發技術•多感測器整合技術

工業用/服務型機器人開發技術•Delta/SCARA/Articulated

•機器人整機設計技術•機器人多軸控制技術

關鍵模組技術開發•適應性夾爪技術•非接觸式驅動模組技術•智慧致動器開發技術•雷射掃瞄器開發技術

PMC機器人核心技術

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R1:機械設計部

R2:機器人控制部 R3:系統應用部

機器人智動化發展處

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產業分析

環境建置/

廣宣活動

產品設計/

數位模擬

電控系統/

加值軟體

感測系統/

智慧化元件

機械設計/

關鍵模組

智慧化系統整合服務

機器人技術開發服務

產業發展推廣服務

核心能量及業務 – 智慧機器人及系統整合推廣

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組立、包裝

加工圖檔轉檔路徑規劃處理產出機器人控制碼

CAD 加值軟體

智慧機器人(R1+R2) 智慧化系統

(R1+R2+R3)

工具機械

產業機械

機器人

控制器

關鍵模組

智慧型夾爪

影像視覺 力覺元件

+

自動化加工整合

conveyor

tracking

AGV RGV

自動倉儲

上下料應用

加工、研磨、去毛邊

整合服務模式 – 產業用機器人及系統整合

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全軟體機器人控制器技術整合應用

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技術特性

PC+RTOS

驅動器

驅動器網路卡

全軟體控制器架構

高速數位通訊 …

即時層：運動控制核心

非即時層：應用程式全軟體

項目 傳統控制器 高速數位通訊全軟體控制器

運動核心軟體化 易受限於DSP晶片能力 PC CPU持續不斷發展

多核CPU威力更大

DSP改版=韌體重寫

換DSP幾乎等於所有韌體重來

軟體程式基本上與CPU無關

軟體可持續累積價值

基本上1機1卡 容易擴充為Multi-Robot Controller

難與模擬系統結合 可與模擬系統緊密結合

驅動器連結 脈波訊號架構回傳資訊少 高速數位通訊可即時回傳位置/速度/扭力，有利於高階控制技術發展

PMC多軸機器人軟體控制器技術

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PC

驅動器

驅動器

…

脈波訊號

傳統控制器架構

運動控制核心

運動控制卡

應用程式

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PC+RTOS

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PMC多軸機器人軟體控制器技術

控制器整體架構

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PC+RTOS

Robot Controller

控制6軸/7軸/SCARA/DELTA產業機器人

EtherCAT

夾爪

PC+RTOS

驅動器

驅動器

高速數位通訊(EtherCAT)

… EtherCAT

I/OEtherCAT

Sensor…

網路卡

EtherCAT through all equipment

採用泛用高速數位通訊EtherCAT，技術承接者可賡續開發連接同介面之外部軸、感測器、夾爪等

Motion Control

專業運動控制功能齊備

技術特性

末端路徑插補

即時線上速度重規劃

4點定TCP功能 模式1:給定轉角速度 模式2:給定加工誤差

路徑連續功能

Software Controller

高彈性易延伸之全軟體架構

Functions

機器人運用不可或缺之實用功能

6D滑鼠教導功能

PMC多軸機器人軟體控制器技術

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未連續路徑與速度規劃 連續路徑與速度規劃

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連續路徑速度規劃，將會用所給定之容許誤差來進行連續路徑與連續速度的產生，在容許誤差內可以增加路徑運動的平滑性，並加速路徑軌跡之運動。

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 200 400 600 800 1000 1200

V(m/sec^2)

1.068sec

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 200 400 600 800 1000 1200 14000.766sec0.183sec 0.183secCTCT

CT=伺服穩定時間+速度規劃計算時間

2*CT+1.132sec

連續路徑規劃

PMC多軸機器人軟體控制器技術

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無連續路徑軌跡運動

連續路徑軌跡運動

PMC多軸機器人軟體控制器技術

連續路徑規劃

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25mm-300mm-25mm Cycle Time:0.57 Sec

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應用功能:

1.教導時即時變更路徑速度百分比(KUKA/ABB)

2.細微教導時的滑順直覺行為(KUKA/ABB)

3.緊急停止時的速度變更

PMC多軸機器人軟體控制器技術

速度插斷

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PC+RTO

S

Multi-axes Automation

Controller

由於採用軟體控制器架構，技術承接者可非常容易的改寫架構運用於多軸產業機械控制。

Real Time Simulator

由於採用軟體控制器架構，甚至可以模擬所有實體運動/生產程序，未來User總是先買控制器，做好模擬，再建構硬體。

延伸應用

Robot Controller Application for Multi Types of Robots

6 Axis Robot SCARA Delta7 Axis Robot

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應用整合

軟體控制器應用範圍

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• 可藉由視覺或I/O訊號取得追蹤物體起始位置

• 藉由Encoder回傳即時線上追蹤物體位置

• PMC控制器可同步重新規劃軌跡速度與位置

• 可相對輸送帶進行末端軌跡移動

• 追蹤時可跟隨輸送帶進行速度與位置變化

機器人動態追蹤整列應用技術

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中負荷六軸垂直多關節機器人

國產PC Based EtherCAT中負荷六軸機械手臂

加工機物件取放

金屬加工業減輕3K負擔

包裝業貨物取放堆棧

產業應用情境

工業用機器人整機開發

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工業用機器人整機開發

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七軸垂直多關節機器人

國內首台PC Based EtherCAT七軸機械手臂

PMC首台垂直關節型多軸產業型機械手臂

工具機充分空間利用

製造業複雜路徑少死點

電子業靈活組裝應用

產業應用情境

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工業用機器人整機開發

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雙臂機器人

國內首台產業用雙臂機器人

醫療化學：協助危險實驗工作

製造業：組件裝配/製程整合

電子業：多品種彈性組裝

產業應用情境

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多機種機器人控制技術以1台PMC所開發之全軟體控制器同時進行6軸、SCARA等多機種控制，並以協同概念進行多機動態展示。

特色： 提供1對多功能與多機協同功能 採用Ether CAT高速數位通訊 國產PC Based全軟體控制器

效益： 機器人控制器國產化 提供機器人作業單元之多機種控制

器解決方案

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Real Time Simulator

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Real Time Simulator

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CAD Based Robot Programming技術

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可直接執行之機器人語言

CAD Based機器人語言生成程式

CAD 圖檔

現有產業機器人應用困境

• 單工，無法對應少量多樣彈性化cell生產模式

• 大多使用教導模式，換機換線工作沉重

• 單純使用位置教導，需要各式桌面治具固定工件

技術特色

• 直接讀入操作對象物CAD圖檔，抽取並指定特徵，自動產生工業機器人控制語言，

不需教導。

• 具備3D操作介面，可直接點選特徵（如面、輪廓）並指定為加工路徑。

• 根據客戶需求開發對應不同廠牌機器人之後處理器，直接轉出機器人語言。

• 內建機器人路徑模擬/偵錯器，檢視產出之路徑是否遭遇關節極限等限制。

CAD Based自動化技術

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產業需求(Need)：

• 二維加工範圍有所限制

• 型鋼加工步驟多、耗時• 現有自動化型鋼加工系統佔地過

大、價格昂貴

解決方案(Solution)：

• 發展三維複合加工系統• 結合機器人、電漿系統、進給平台、

CAD Based技術

開發應用案例

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導入前 導入後

47公尺

三維型鋼鑽孔機型鋼切斷機

自動化型鋼加工生產線(示意)

分段加工

具CAD介面智慧化軟體功能

國內首部結合多軸機械手臂之型鋼電漿成形系統

智慧型機器人型鋼電漿成型系統

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• 結合5軸切管機運動路徑及控制，可模擬5軸控制命令

• 可抽取管材CAD特徵並自動轉換為加工路徑程式

• 提高設備操作便利度，減輕人員學習負擔

五軸雷射切管/ 彎管CAD/CAM軟體開發

5軸切管機3D運動模擬(圓管/三角管/方管/多邊形管)

開發應用案例

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自製彎管機專用3D 模擬軟體

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開發應用案例

結合CAD/CAM技術、機器人及雷射加工，改善教導式操作不便問題

突破現有彎管切割均使用人工或專用機來執行之限制，提升金屬管材加工業自動化效率90%

CAD/CAM解析與直覺式操作介面

搭配光纖雷射對管材進行高精度切割

開發並整合雙軸外部軸翻轉彎曲管材

全自動化流程模擬3D介面

特徵抽取與工藝參數調整介面

彎管實際雷射切割動作

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管材自動化切割機器人作業單元 / 溢料處理

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感謝您的聆聽及參與Thanks for Your Attentions