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【演讲】镁伽机器人张琰:揭秘机器人中枢神经系统

2018-01-12 08:49 高工机器人网 阅读:14427
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摘要如果把人体看作一个自动控制系统,那么控制各个肌肉的部分就被称为中枢神经系统。中枢控制系统主要由三部分组成:大脑,居于最高层,负责运动的总体策划;脑干、小脑,居于中间层,负责运动的协调组织和实施;脊髓,居于最底层,负责肌肉的精细控制。

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【文/潘敏瑶】如果把人体看作一个自动控制系统,那么控制各个肌肉的部分就被称为中枢神经系统。中枢控制系统主要由三部分组成:大脑,居于最高层,负责运动的总体策划;脑干、小脑,居于中间层,负责运动的协调组织和实施;脊髓,居于最底层,负责肌肉的精细控制。

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生理学家把运动分为三类,第一类是出于保护目的的反射运动,这一类运动只有脊髓参与;第二类运动被称之为节律性运动,大脑不参与;第三类运动为随意运动,即通常意义上的运动,大脑发出动作指令规划,然后进行相应的运动。

1月11日下午,以“新时代•新机会•新使命”为主题的2017高工机器人年会上,镁伽机器人CPO张琰介绍了机器人的中枢神经系统。

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镁伽机器人中枢神经系统

镁伽机器人的中枢神经系统也包含了三大部分:基于ROS系统深度定制的MROS操作系统,负责运动的总体策划的“大脑”;MRH多功能协议转换器,负责运动的协调组织和实施的“脑干小脑”;MRQ/MRV智能驱控模块,负责肌肉的详细控制的“脊髓”。

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其中,多功能协议转换器 MRH能够进行多协议转换,并可控制多台电机协同工作,即对总线上所有电机发送运动细节,并监控状态。同时,其还可对复杂运动再封装,存储固定动作。

步进电机驱控器 MRQ则是电机控制和驱控一体化模块,接收PVT(Position Velocity Time)和数字命令,输出电机相电流。MRQ还可外接多种传感器,包括测距、测光、温度或测力传感器等,把收集到的数据处理后上报。这一系列信息构成机器人反射弧,一旦满足触发条件,系统就会用最高优先级立即做出反应,然后上报。与此同时,一个网段可接128台驱控器,控制多达1024台电机,构成总线组网。

直流驱控器MRV是“万能”的驱控一体化模块,集成了电磁阀、直流电机、电磁铁、继电器,能含逻辑计算功能,在一定程度上可替代PLC;MRV还具备超快速响应的功能,也就是减小感性部件的迟滞效应,驱控效果超过原厂。同样,MRV也可外接多种传感器,包括测距、测光、温度或测力传感器等,然后把收集到的数据处理后上报。MRV还可与MRQ混合组网,用一个时序表控制。

镁伽四大核心技术

张琰介绍,MegaTuning、MegaSmooth、MegaRobust以及MegaSync是四大镁伽核心技术。MegaTuning类似于智能功率控制,它不仅具备能感应到当负载较小时降低电流、降低功率的功能;当感应到负载即将出现过载时,它能提供瞬时过载电流,使得电机能输出更大力矩,并保证最终运动的可靠性。MegaSmooth可以做到每步变频的极致性能,通过S曲线高次插补处理,确保运动输出更加平稳顺滑,MegaRobust技术可以动态补偿机械结构件的加工误差。

MegaSync技术即同步技术,在总线上接了100多台驱控器的情况下,如何保证同步性?张琰表示,镁伽的同步速度可以达到0.02微秒。“不只是信息下达的同步运行,驱控器本身是可以采集传感器信息,这些传感器可以以同步的节拍采集到你所关心的若干传感器的信息。”张琰解释。

面对另一疑问,镁伽的网络化电机如何控制和操作?张琰解释,镁伽为应对此开发了运动控制工作站,以网络化的方式对电机网络进行控制、参数配置、运动速度的规划以及状态的监控等。

镁伽机器人产品架构

基于镁伽中枢神经系统及其四大核心技术,镁伽开发出了协作机器人MRX-T4。张琰强调,协作机器人的性能和功能放在第二位,最重要的应该是安全。“机器人与人在一个工作空间里协同工作,安全是第一位的。所以镁伽构建了机器人的反射弧,万一触发传感器的信号,机器人则会立即作出反映,并且这个响应时间是微秒级别的,对人体不会造成伤害。”

“出于安全性考虑,这款机器人的特点第一是非常安全,拥有三重碰撞保护,包含镁伽机器人的反射弧;第二是结构小巧,只有人的手臂这么大,特别适合于轻量级工业自动化;第三就是经济划算、性价比高。”张琰说道。

除了MRX-T4四轴协作机器人,镁伽还推出了MRX-AS移液机器人以及MRX-DT并联机器人。张琰自豪地表示,镁伽只用了两个多月就把这三款产品开发出来了。

从串联型机器人,到Delta机器人、XYZ机器人、移动机器人,MRX系列各种构型机器人构成了镁伽机器人的产品架构。“底层中枢神经系统,再上一层各种构型的机器人可以在这个系统上面非常方便的开发出来。”镁伽机器人未来还将开发出更多构型的机器人,以完善其产品结构。


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