在广阔的机器人领域,我们经常能够看到诸如Delta Robot之类的经典机型,当然,还有那些在工业生产线中扮演重要角色的机械臂。尤其是对于关注工业自动化市场的人而言,机械臂无疑是当下最受瞩目的焦点所在。要知道,工厂自动化的发展程度如何,很大程度上都取决于机械臂的技术水平。
Altera亚太区工业业务部市场开发经理江允贵先生指出,为了进一步提升工业生产线的自动化水平,当前机械臂正朝着多轴化方向发展,这已经成为最主要的发展趋势。所谓的多轴化,简单地理解便是在同一台机械臂上,搭载多个不同类型的电机,它们可以同时或者分别执行各种动作。这样做的目的在于,使得同一种产品可以在同一条生产线上完成全部的生产过程,无需再通过多条生产线进行,从而大大节约了人力和时间成本。
然而,实现多轴化的目标并非易事,需要机械臂上的电机数量足够多。这些不同的电机可能会同时联动,也可能会分时动作,但关键在于它们之间的协调配合。也就是说,当某个轴旋转至特定角度时,其他几个轴也必须同步到达相应的位置。这其中涉及到多轴旋转时间差的复杂计算,而这恰恰是具备并行处理能力的FPGA相较于只能进行串行处理的CPU或MCU,在工业自动化领域更具竞争优势的地方。
以半导体封装厂的产线为例,进行芯片封装作业时,机械臂的运行情况相当复杂,最多可需求到60多轴的协同运转。换句话说,如果想要在同一条产线上完成一次完美的封装,就必须同时进行60多种动作,其中涉及到极其复杂的机械运动。在加工过程中,当一个轴旋转至某一角度时,其他轴也都必须同步到达特定位置。这种相互关联的动作,正是机械臂设计中最为复杂的环节之一。再比如直升机的螺旋桨叶片,切割时必须同时进行五轴的联动。除了机械臂本身的旋转外,切割刀也必须同时旋转,这是一项极为复杂的多轴联动加工任务。
从工业自动化的角度看,轴数越多的应用,就越能将产线加工的层次向上提升。借助复杂的多轴加工技术,可以使产品更加多样化。这也是工业自动化领域的发展趋势。