就全世界而言，機(jī)器人的創(chuàng)新從未有停歇，全球的機(jī)器人研發(fā)競爭正愈演愈烈。

運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)一直是機(jī)器人研究的熱門，通過研發(fā)和設(shè)計(jì)新型運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高效的產(chǎn)品集成應(yīng)用，在國外長期以來被認(rèn)為是能帶去更強(qiáng)性能水平的關(guān)鍵。

今年在慕尼黑自動(dòng)化展上，Synapticon公司帶來了獨(dú)具特色的“集成式運(yùn)動(dòng)控制”研發(fā)成果——“SOMANET Circulo”系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品被外媒贊譽(yù)為有望成為全世界范圍內(nèi)下一個(gè)具有革命性的產(chǎn)品系列。

Synapticon希望“集成式運(yùn)動(dòng)控制”新產(chǎn)品能夠更好為協(xié)作機(jī)器人和移動(dòng)機(jī)器人這兩個(gè)領(lǐng)域服務(wù)，同時(shí)賦能自動(dòng)化技術(shù)的智能創(chuàng)新。

為什么“SOMANET Circulo”系列產(chǎn)品會受到如此多工業(yè)媒體的贊譽(yù)，機(jī)器人大講堂與Synapticon公司相關(guān)負(fù)責(zé)人展開詳細(xì)溝通，揭開了該產(chǎn)品部分技術(shù)秘訣。

▍集成式運(yùn)動(dòng)控制如何帶來全新變革？

整體來看，Synapticon的產(chǎn)品集成設(shè)計(jì)優(yōu)勢在“SOMANET Circulo”（以下簡稱Circulo）系列體現(xiàn)的淋漓盡致，這一系列向集成運(yùn)動(dòng)控制邁出了關(guān)鍵性的一步。

如今的Circulo系列產(chǎn)品具備幾大重要特性：超緊湊、多功能、高效率、流程簡單易用，經(jīng)過EMC認(rèn)證?且具有眾多保護(hù)電路，這些性能對于機(jī)器人等許多機(jī)電一體化產(chǎn)品來說無疑意味著巨大的優(yōu)勢。

Circulo系列也可以視為是SOMANET伺服驅(qū)動(dòng)器的創(chuàng)新延伸。詳細(xì)而言，在Synapticon經(jīng)典產(chǎn)品的高功率輸出和運(yùn)動(dòng)控制性能基礎(chǔ)上，同時(shí)提供了復(fù)雜的機(jī)械集成解決方案：環(huán)形外形及大中空孔設(shè)計(jì)下集成了雙路高分辨率編碼器、散熱和布線優(yōu)化、可選的集成抱閘、經(jīng)過TüV認(rèn)證的安全功能（即標(biāo)準(zhǔn)配置SIL3 PLe上的STO和SBC）以及具有許多安全運(yùn)動(dòng)功能的可選Fail Safe over EtherCAT(FSoE)。

我們請教了相關(guān)技術(shù)工程師，了解到這種“集成式運(yùn)動(dòng)控制”新產(chǎn)品Circulo系列是基于模型預(yù)測自適應(yīng)矢量控制技術(shù)（下文簡稱MPDFOC），從而實(shí)現(xiàn)了超緊湊集成，使其在狹小的空間內(nèi)能將產(chǎn)品性能提高30%到90%，同時(shí)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無需額外的冷卻。

德國Synapticon公司的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Nikolai Ensslen認(rèn)可了這種猜想并補(bǔ)充道：“基于我們的MPDFOC算法，我們可以使用與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)自適應(yīng)的復(fù)雜模型來直接控制開關(guān)過程中的目標(biāo)指令，而無需過多迭代控制循環(huán)，這節(jié)省了大量能源?！?/p>

由于Circulo系列產(chǎn)品提供了一種自動(dòng)整定功能，使用戶能夠更輕松地針對一體化關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)性能或表現(xiàn)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，這種基于對傳感器數(shù)據(jù)的復(fù)雜運(yùn)算處理，能實(shí)現(xiàn)對機(jī)械干擾以及電磁干擾的補(bǔ)償。但Ensslen認(rèn)為，這個(gè)產(chǎn)品中的技術(shù)雖然有點(diǎn)類似人工智能，卻又并非機(jī)器學(xué)習(xí)，可以說這是一種基于統(tǒng)計(jì)方法的復(fù)雜技術(shù)。目前Synapticon也正在研究用于多軸系統(tǒng)自主優(yōu)化的強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法，以實(shí)現(xiàn)下一代技術(shù)的創(chuàng)新。

▍快速應(yīng)用，降本增效已經(jīng)開始

機(jī)器人大講堂了解到，這種集成式運(yùn)動(dòng)控制概念從2016年起就開始有廠商使用，但范圍一直不大，在2021年這個(gè)行業(yè)才迎來發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。以Synapticon為代表的企業(yè)在2020年首次能夠在工業(yè)驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)，國外市場也給出了非常好的反饋，從去年開始其銷售額呈現(xiàn)指數(shù)級提升。

在激烈的市場競爭中，通過使用這種可靠而強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)設(shè)備而展現(xiàn)出的優(yōu)勢無疑非常明顯。由于廠商的研發(fā)周期問題，許多企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)非常緩慢，一旦機(jī)器人廠商的一款產(chǎn)品能比市場上所有其他解決方案更緊湊，終端用戶操作更簡單，也更具成本效益，無疑會快速獲得市場競爭優(yōu)勢。

Ensslen透露，今年年初，Synapticon的訂單累計(jì)已經(jīng)相當(dāng)于去年的三倍，證明了市場對于這種高性能一體化關(guān)節(jié)技術(shù)的強(qiáng)烈需求。

那么相對于傳統(tǒng)一體化關(guān)節(jié)，Circulo系列產(chǎn)品具體有哪些優(yōu)勢？

Synapticon的市場營銷副總裁Michael Mayer-Rosa舉了一個(gè)簡單的例子形容兩者的直接差異：“與傳統(tǒng)技術(shù)相比，例如AGV制造商在使用Circulo時(shí)，為其車輛中的有效載荷騰出了更多空間?！?/p>

目前，Synapticon的產(chǎn)品受到了AGV領(lǐng)域企業(yè)的認(rèn)可和歡迎，當(dāng)AGV的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)架構(gòu)通過基于Circulo的輪轂電機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí)，由于這些電機(jī)非常緊湊，Circulo系列還可用于在系統(tǒng)控制級別的編碼器和一些安全元件，甚至可以集成抱閘，這種整合讓AGV的空間變得更加整潔高效。

這意味著與傳統(tǒng)技術(shù)相比，AGV制造商發(fā)現(xiàn)其車輛中的有效載荷大幅提升，但同時(shí)系統(tǒng)復(fù)雜性大幅降低，從而進(jìn)一步降低由于組件較多而導(dǎo)致的誤差。

▍從市場到研發(fā)，策略全面升級

當(dāng)然，一款好的產(chǎn)品也并非很快得到市場認(rèn)可，市場策略非常重要。

此前因?yàn)楫a(chǎn)品采購到應(yīng)用的特殊性，許多時(shí)候新產(chǎn)品進(jìn)入到企業(yè)終端產(chǎn)品的流程一般非常漫長，Synapticon等公司需要一段時(shí)間開發(fā)出新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，然后客戶需要時(shí)間來嘗試用這種新驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)它們的終端產(chǎn)品，并且再過一段時(shí)間產(chǎn)品穩(wěn)定后才開始批量生產(chǎn)，這導(dǎo)致產(chǎn)品的應(yīng)用面增長并不快。

如今Synapticon公司在從研發(fā)到市場的戰(zhàn)略上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了改變，“我們在客戶現(xiàn)場加速開發(fā)，陪伴用戶完成整個(gè)機(jī)器人設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從客戶批量生產(chǎn)開始到銷售流程上的對接和打通?！盓nsslen對記者解釋道。

從2017年起，Synapticon公司就改變戰(zhàn)略，參與到最終產(chǎn)品的開發(fā)，包括為客戶從頭開始開發(fā)了一個(gè)完整的機(jī)械臂，并協(xié)助客戶快速進(jìn)入小批量生產(chǎn)。這使得Synapticon公司的研發(fā)人員非常了解機(jī)器人開發(fā)過程中可能遇到的各種問題，也讓Synapticon公司的產(chǎn)品不僅比市場上所有其他解決方案更緊湊，也使終端用戶的操作更簡單，還更具成本效益。

這種更貼近用戶，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到研發(fā)制作的流程，能更全面的滿足客戶真正的需求：簡化布線、減少機(jī)柜、提高靈活性、降低成本。在市場上也幫助Synapticon開發(fā)更多潛在客戶，讓越來越多的廠商選擇從“自研驅(qū)動(dòng)器”切換到“從外部采購”，從而減少內(nèi)部自主開發(fā)帶來的機(jī)器人研發(fā)重心偏移以及不必要的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，能更加專注于打造核心競爭力。

▍不斷地技術(shù)革新

對于一家專注產(chǎn)品的企業(yè)而言，長期項(xiàng)目積累的經(jīng)驗(yàn)至關(guān)重要，這種經(jīng)驗(yàn)賦予了企業(yè)更多解決問題的能力。

在傳感器和抱閘領(lǐng)域，由于Synapticon從公司成立之初一直積累著經(jīng)驗(yàn)，無電池多圈高分辨率的Synapticon編碼器已經(jīng)過五年多的持續(xù)打磨，Circulo的可選抱閘也歷經(jīng)超六年的持續(xù)迭代優(yōu)化，因此Synapticon如今的產(chǎn)品體現(xiàn)出非常不錯(cuò)的產(chǎn)品競爭力。

散熱性能一直是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)鍵的問題。在此之前，傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動(dòng)器雖然大幅減少了體積，提高了單位體積下的輸出功率，但這種過于密集的排布使得散熱成為嚴(yán)重問題。

由于散熱限制，長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)就會造成性能降低，因此如果用于超大的機(jī)械部件，停機(jī)散熱的時(shí)間成本通常高于分體式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這使得傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動(dòng)器相對而言并不是很具有吸引力。

除此之外，得益于Synapticon在高性能伺服驅(qū)動(dòng)器領(lǐng)域的核心競爭力以及經(jīng)驗(yàn)的積累，從而實(shí)現(xiàn)了Circulo系列產(chǎn)品在集成式運(yùn)動(dòng)控制概念的成功。

Synapticon的Circulo系列無疑正在嘗試通過更好的方式重新定義這部分市場，有望帶來機(jī)械工程和機(jī)器人技術(shù)運(yùn)動(dòng)控制的革命。

目前，基于Circulo的一體化關(guān)節(jié)已經(jīng)受到機(jī)床等行業(yè)客戶的歡迎，由于這些產(chǎn)品的使用更加靈活，企業(yè)將其用在例如在包裝機(jī)和灌裝系統(tǒng)中，這已經(jīng)改變了傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動(dòng)器難以應(yīng)用在大型機(jī)械設(shè)備中的窘境。

前段時(shí)間UR公司公布了大負(fù)載的協(xié)作機(jī)器人，對于這部分市場，Synapticon更是一直保持非常高的期待。“為了能與人進(jìn)行安全互動(dòng)的設(shè)計(jì)，到目前為止，協(xié)作機(jī)器人不如傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人那么精確和強(qiáng)大，整體性能水平偏低，但在高有效載荷和高安全標(biāo)準(zhǔn)的均衡下，協(xié)作機(jī)器人也開始在朝著傳統(tǒng)機(jī)器人的路線延伸。在這類機(jī)器人開發(fā)中，高力矩的Circulo系列產(chǎn)品完全滿足了他們的要求?！盓nsslen說道。

▍真正的革命才剛剛到來

借助能提供高功率密度和高功率輸出的伺服驅(qū)動(dòng)器，Synapticon的分銷合作伙伴成功遍布全球，深受自動(dòng)化和機(jī)器人領(lǐng)域知名品牌以及創(chuàng)新者的信賴。

但全世界的高性能伺服運(yùn)動(dòng)控制創(chuàng)新從未停止，Synapticon因此也一直在嘗試一種更為高效的方式?！拔覀円恢毕Ｍㄟ^設(shè)計(jì)一類新的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)備，以徹底改變機(jī)器人、自動(dòng)化和工程機(jī)械技術(shù)，”在接受記者采訪時(shí)，Ensslen談到持續(xù)創(chuàng)新的初衷。

“我們正將集成式伺服運(yùn)動(dòng)控制引入傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制市場，從而徹底改變機(jī)械工程中的運(yùn)動(dòng)控制方式?！盢ikolai Ensslen說道。如今，不同于純伺服驅(qū)動(dòng)器，Circulo系列集成式伺服驅(qū)動(dòng)器在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步賦予了運(yùn)動(dòng)控制更多內(nèi)涵。

據(jù)了解，Synapticon的Circulo系列產(chǎn)品于2019年底開發(fā)完成，如今已經(jīng)量產(chǎn)，而Synapticon將很快推出集成式伺服驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)產(chǎn)品類別，該產(chǎn)品類似于Circulo系列的概念，但在功率密度，散熱和裝配工作方面再進(jìn)一步，從而創(chuàng)造了無限的可能性。

這個(gè)決定性的改進(jìn)到底是什么？記者繼續(xù)詢問了Synapticon首席執(zhí)行官Nikolai Ensslen，他透露，新系列除了使用Synapticon獨(dú)具專利的MPDFOC算法之外，還具有創(chuàng)新、高效的架構(gòu)和特殊的散熱集成方法，以及先進(jìn)的功率放大器組件。

據(jù)悉，通過MPDFOC算法，企業(yè)可以大幅降低開關(guān)頻率，降低開關(guān)損耗，同時(shí)保持高控制頻率，從而提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和操作精度。

或許這時(shí)候，新的變革又將開啟。