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內(nèi)部物流、航空航天、娛樂(lè)設(shè)備、海上石油和天然氣、可再生能源和科研有何共同之處？
首先，這些行業(yè)的應(yīng)用都可以從自主機(jī)器人技術(shù)中獲益。其次，OMR 為這些行業(yè)開(kāi)創(chuàng)了創(chuàng)新的自動(dòng)化解決方案。
OMR 公司的 UniMover™ O 600
系統(tǒng)配備節(jié)省空間的高性能自動(dòng)化技術(shù)，
非常適合用于工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備
據(jù) OMR 技術(shù)經(jīng)理 Gareth Jones 博士介紹，Oceaneering Mobile Robotics（OMR）將公司在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域積累的豐富專(zhuān)業(yè)知識(shí)應(yīng)用于物料搬運(yùn)。集團(tuán)在部署制造業(yè)、醫(yī)院、配送和汽車(chē)行業(yè)所需的系統(tǒng)方面擁有豐富經(jīng)驗(yàn)，并為眾多全球最知名的品牌提供服務(wù)。目前 OMR 總共有 1700 多個(gè)移動(dòng)機(jī)器人部署在北美、歐洲、澳大利亞和亞洲，行駛里程累計(jì)超過(guò) 3000 萬(wàn)英里。OMR 專(zhuān)注于打造產(chǎn)品線標(biāo)準(zhǔn)化，以提高產(chǎn)品在各種新應(yīng)用中的采用率，一直保持高增長(zhǎng)速度。
OMR 使用一系列 EtherCAT 端子模塊和黃色的 TwinSAFE 模塊集成安全功能
“我們與其他很多移動(dòng)機(jī)器人供應(yīng)商一樣，最初也專(zhuān)注于提供定制化解決方案。但所有行業(yè)的需求都呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，我們希望增加移動(dòng)機(jī)器人的使用。”Jones 解釋說(shuō)道，“現(xiàn)在，我們不再每年只生產(chǎn)幾十輛定制化車(chē)輛，而是專(zhuān)注于生產(chǎn)數(shù)百輛標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，并規(guī)劃了強(qiáng)大的產(chǎn)品路線圖，比如最近推出的 UniMover™ O 600。”
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通往成功的道路
UniMover™ O 600 是一種舉升型移動(dòng)機(jī)器人，適用于空間極為狹小的輕工業(yè)和醫(yī)療保健應(yīng)用。它的速度可以達(dá)到每秒 1.8 米，最大有效載荷 600 公斤（1322 磅）。
UniMover™ O 600 是一款典型的高效、經(jīng)濟(jì)的輸送解決方案，適用于工業(yè)和醫(yī)院應(yīng)用中的物品或物料取放，如原材料、食物或洗好的衣物。這款全向移動(dòng)智能小車(chē)配備帶安全激光雷達(dá)的自然導(dǎo)航，可以識(shí)別并安全通過(guò)繁忙的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境。UniMover™ O 600 可以在自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）模式下運(yùn)行，在這種模式下，既能限制機(jī)器人速度，又能讓機(jī)器人主動(dòng)避讓障礙物；UniMover™ O 600 也可以在 AGV 模式下運(yùn)行，這種模式能夠提升機(jī)器人移動(dòng)速度，但在檢測(cè)到有障礙物時(shí)機(jī)器人會(huì)停下來(lái)，而不是繞過(guò)障礙物繼續(xù)向前移動(dòng)。
OMR 工程師除了要確保機(jī)器人的功能和可靠性之外，還需要將所有控制硬件裝到盡可能小的空間內(nèi)，保持車(chē)輛結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸僅為 1670 x 600 x 335 毫米（65.8 x 23.6 x 13.2 英寸）。他們還需要開(kāi)發(fā)支持批量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)解決方案的制造工藝。據(jù) Jones 介紹，他們過(guò)去會(huì)使用 Linux 編程車(chē)輛和生產(chǎn)設(shè)備，技術(shù)人員通過(guò) Linux 命令行測(cè)試產(chǎn)品。盡管這樣效率比較低，但團(tuán)隊(duì)不能完全放棄多年開(kāi)發(fā)的成果。
TwinCAT 3 為 OMR 提供了一個(gè)靈活的開(kāi)發(fā)和實(shí)時(shí)運(yùn)行平臺(tái)
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替代操作系統(tǒng)提升了
機(jī)器人系統(tǒng)的靈活性
每輛車(chē)都配備倍福的 C6017 超緊湊型工業(yè) PC，實(shí)現(xiàn)控制邏輯以及其它功能。雖然 Windows 長(zhǎng)期以來(lái)一直是倍福設(shè)備控制器的默認(rèn)操作系統(tǒng)，但 UniMover™ 上使用的 C6017 采用的則是 TwinCAT/BSD 操作系統(tǒng)（OS）。TwinCAT/BSD 是一款現(xiàn)代的類(lèi) UNIX 操作系統(tǒng)，在性能和安全性方面表現(xiàn)不俗。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，它在功能上類(lèi)似于現(xiàn)代 PLC，使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），而不是專(zhuān)用固件。
倍福全球物料搬運(yùn)和內(nèi)部物流經(jīng)理 Doug Schuchart 表示，TwinCAT/BSD 可以幫助 OMR 以及其它很多物料搬運(yùn)專(zhuān)家改變生態(tài)環(huán)境，重構(gòu)行業(yè)格局。“與傳統(tǒng)硬 PLC 中的'黑盒子'方案不同，TwinCAT/BSD 是倍福數(shù)十年來(lái)控制技術(shù)發(fā)展的成果。”Schuchart 說(shuō)道，“這一性能強(qiáng)大的操作系統(tǒng)還保持了開(kāi)放性，允許設(shè)備運(yùn)行 Linux 發(fā)行版本等第三方軟件，并且可以在我們新的 Hypervisor 中運(yùn)行虛擬機(jī)。將第三方軟件和 PLC 整合在同一硬件中可以為很多應(yīng)用帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，無(wú)論是在本地操作系統(tǒng)中，還是在虛擬機(jī)中的另一個(gè)操作系統(tǒng)中。而 AGV 使用這種架構(gòu)獲得了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。”
TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件仍然是 TwinCAT/BSD 應(yīng)用的端到端開(kāi)發(fā)和運(yùn)行時(shí)平臺(tái)。OMR 的工程師們很喜歡在 Visual Studio® 中使用各種語(yǔ)言進(jìn)行編程，包括 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言及其面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言擴(kuò)展和功能塊以及計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。“我們的團(tuán)隊(duì)對(duì) TwinCAT 非常滿(mǎn)意，因?yàn)樗麄兛梢杂盟鼊?chuàng)建用戶(hù)界面，例如生產(chǎn)線上的功能檢查。這比在 Linux 中使用命令行要直觀得多。”Jones 說(shuō)道。“此外，還可以將它們與來(lái)自所有外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)連接起來(lái)，提高數(shù)據(jù)的可見(jiàn)性。”
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EtherCAT 確保
移動(dòng)機(jī)器人行駛安全
EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)通信系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，支持與所有開(kāi)放式協(xié)議通信。OMR 使用 EL6581 DMX 主站端子模塊控制車(chē)輛上的安全燈，而 EL6751 CANopen 主站端子模塊則簡(jiǎn)化了與第三方導(dǎo)航控制器的通信。這些模塊在外觀上與標(biāo)準(zhǔn) I/O 卡一樣，采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊。
安全對(duì)于所有自主機(jī)器人來(lái)說(shuō)都至關(guān)重要，TwinSAFE 技術(shù)基于 Fail Safe over EtherCAT（FSoE）國(guó)際開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)確保高度安全性。FSoE 使用“黑色通道”方法，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的 EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全數(shù)據(jù)通信。這樣可以減少布線工作量，同時(shí)為數(shù)字量和模擬量安全提供必要的冗余。除了標(biāo)準(zhǔn)的安全邏輯之外，TwinCAT 還能夠通過(guò)使用 Safety C 實(shí)現(xiàn) TwinSAFE 應(yīng)用，提高安全性。
UniMover™ 使用了大量倍福 TwinSAFE 端子模塊，尤其是 EL5001-0090 單通道 SSI 編碼器接口端子模塊，它簡(jiǎn)化了速度和位置監(jiān)控。“在全向驅(qū)動(dòng)方面，我們必須控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和兩個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)，因此我們需要知道轉(zhuǎn)向角位置以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)本身的實(shí)際速度。”Jones 說(shuō)道，“TwinSAFE 中的增強(qiáng)功能也讓我們未來(lái)有更多選擇，能夠制造出更加復(fù)雜的移動(dòng)機(jī)器人。”
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緊湊型控制器助力
移動(dòng)機(jī)器人全速前進(jìn)
Jones 認(rèn)為，倍福技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化使得 UniMover™ O 600 的體積更小，操控性更強(qiáng)，因此更加耐用。結(jié)構(gòu)緊湊的 C6017 比 OMR 之前使用的設(shè)備控制器占用的空間減少了 56%。C6017 和 EtherCAT 端子模塊不僅節(jié)省空間，還能節(jié)約時(shí)間成本。過(guò)去，技術(shù)人員不得不將組件分散布置在設(shè)備周?chē)，F(xiàn)在，他們可以提前制作標(biāo)準(zhǔn)的控制套件，并將它們安裝在 UniMover™ 的其中一個(gè)外殼內(nèi)，減少了調(diào)試時(shí)間。
自動(dòng)化新技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的全球銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化了與 OMR 團(tuán)隊(duì)的合作，Schuchart 解釋說(shuō)道：“UniMover™ 項(xiàng)目就是一個(gè)很好的例子，充分說(shuō)明了我們與客戶(hù)之間的國(guó)際項(xiàng)目合作能力。我們直接與 OMR 在馬里蘭州和佛羅里達(dá)州的工程師、路易斯安那州的全球采購(gòu)、荷蘭的 Gareth 團(tuán)隊(duì)以及全球行業(yè)經(jīng)理合作，確保所有小組成員之間的溝通順暢。”
荷蘭的 OMR 辦公室：OMR 技術(shù)經(jīng)理 Gareth Jones 博士（右）和倍福荷蘭分公司的銷(xiāo)售工程師 Stefan Dubbeldeman 在 MaxMover™ CB D 2000 自動(dòng)平衡重式叉車(chē)旁
OMR 計(jì)劃通過(guò)改用 EJ 系列 EtherCAT I/O 插拔式模塊進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，這一系列的模塊安裝在專(zhuān)用電路板上，使用的是標(biāo)準(zhǔn)連接器。EJ 模塊比標(biāo)準(zhǔn) I/O 模塊體積小 50%，節(jié)省了傳統(tǒng)離散接線所需的人工時(shí)間（大型移動(dòng)機(jī)器人車(chē)隊(duì)生產(chǎn)節(jié)省的時(shí)間更多），非常適合用于批量生產(chǎn)。這一解決方案讓工程師可以直接使用成品 I/O，高效、便捷地創(chuàng)建自己的連接器板。
在 UniMover™ O 600 項(xiàng)目取得成功之后，OMR 繼續(xù)為新的車(chē)輛管理系統(tǒng)配備倍福的高性能、緊湊型自動(dòng)化產(chǎn)品，比如 MaxMover™ CB D 2000 自動(dòng)平衡重式叉車(chē)。“MaxMover™ 取代了傳統(tǒng)叉車(chē)，但即使在滿(mǎn)載情況下（有效載荷超過(guò) 4 噸），它也能像 UniMover™ 一樣在 AGV 或 AMR 模式下運(yùn)行。”Jones 說(shuō)道，“UniMover™ 的設(shè)計(jì)非常具有挑戰(zhàn)性。但我們希望憑借倍福為我們帶來(lái)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在更多的標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)機(jī)器人生產(chǎn)線上應(yīng)用相同的架構(gòu)。”
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