推出驅控一體機！行業領先的阿童木機器人再次踏上新征程

前不久，2023中國工博會機器人展在上海順利舉辦，數百家海內外知名機器人企業齊聚國際會展中心同臺競技，展現關鍵核心技術。
 

同期，深耕并聯機器人賽道十余年的阿童木機器人亦在機器人展7.1號館C117展位，隆重召開“融合致簡 驅控歸一”阿童木全新驅控一體機新品發布會，正式宣布阿童木機器人開啟“新征程”。

▍融合致簡，驅控歸一

繼站穩并聯領域、發布高速SCARA新品產品后，本次發布的全新驅控一體機新品是基于高速運動控制與伺服驅動等多種技術應用升級優化而展開的“進攻”。

新品旨在解決傳統驅動器與控制器在實際交付、應用層面等諸多痛點難題，從硬件、軟件雙維度進行技術創新，帶來幾大優勢特性：

體積縮小近6倍，空間部署無壓力

在工廠進行自動化生產線改造時，由于機器人擺放位置和所在空間存在沖突，擺放控制柜時經常出現用戶空間不夠的情況，需要對控制柜進行非標定制和修改。   
 

對此，阿童木全新驅控一體機AtomBox在體積和重量上進行了大幅縮減。       
 

高終端IO、機器人控制及伺服控制、高性能伺服驅動器模塊化的設計助力阿童木機器人更好實現了對驅控一體機體積大小的控制。

經過調整，AtomBox整體尺寸控制在500×270×235mm，整機重量控制僅為16.8kg。相較標準大小控制柜，阿童木全新驅控一體機AtomBox與普通微波爐大小相似，體積縮小近6倍，極大節省產線空間部署。    
 

驅控一體機高效運行時本就會產生高溫高熱問題，體積的大幅縮小更是令驅控一體機的散熱問題難上加難。研發團隊通過將多套關鍵技術方案進行一一驗證測試，根據反饋不斷進行調整，最終選擇在伺服驅動中的大功率驅動等關鍵功率模塊采用散熱片+風冷進行雙重散熱的設計。

在主被動雙重散熱工藝支撐下，阿童木全新驅控一體機AtomBox最終實現在50℃恒溫下也能滿功率運行，確保機器在使用過程中性能的穩定發揮，同時，為其應用于更多復雜和多樣化的場景提供了保障。

伺服控制高集成，能耗降低高性能

用戶對自動化產線部署的需求，不僅僅是機器人本體，更重要的是利用機器人承接上下運營、快捷高效完成工序單元的工作設置與人力替代。     
 

為助力客戶更簡單、更快捷、更高效使用產品，AtomBox采用高度集成化設計，將IO、控制模塊、功率模塊囊括在整機之內，以實現各組件之間的緊密協調和信息交流，降低系統復雜性和成本，方便用戶進行開發、維護和升級。

為實現產品高效運行，阿童木機器人同步從整體控制鏈架構方面進行了調整。通過內置FPGA和ARM Cortex-A9內核處理器，利用ARM的高性能和FPGA的并行處理能力，AtomBox將機器人控制器和伺服驅動器有機整合于一體。高性能ARM助力整機實現了機器人的任務處理以及運動控制，FPGA的并行處理能力幫助驅控一體機獲得伺服控制高帶寬輸出。    
 

相對于控制器和單體伺服協作的方式，控制器與伺服驅動器結合的設計也為產品安全方面帶來更好提升。傳統單體伺服的報警信息需透過總線傳達至機器人控制器，報警速率取決于機器人控制器的計算周期。ARM + FPGA架構的采用，將機器人所有軸的控制統一到FPGA，當單體機械軸報錯時，機器人所有機械軸都會在納秒級別去響應，實現在微秒之內緊急制停。

除卻響應速度上的提升，驅控一體也帶來了整體能耗上的優化。通過共直流母線技術AtomBox實現了對調速系統的高精度控制和對系統制動過程中能源的合理利用和回收。相比使用單體伺服時制動軸產生的回饋電能通過制動電阻以熱能形式消耗掉的情況，共直流母線技術的應用可實現將制動軸產生的回饋電能供給非制動軸，極大提升了電能的利用率。較之傳統單體伺服，AtomBox可降低約40%能耗。       
 

基于以上各類優良配置與精心結構設計，AtomBox在性能參數指標方面也表現非凡。在帶載能力方面，AtomBox整機帶載能力可達6.4kw，單軸過載能力可以提供三倍額定電流，額定最大輸入電流支持30A。在單軸的額定輸出電流上，1、2、3軸可以做到10A電流，4軸可以做到6.7A電流。在此指標下，AtomBox已可實現對常規并聯機器人、SCARA機器人的帶載支撐。

功能/操作多優化，使用門檻大降低

在實現產品良好性能的基礎上，AtomBox在功能和操作方面進行了優化與改良，力爭降低用戶使用門檻。         
 

在控制方式方面，AtomBox作為驅控一體的主終端，可提供四種模式。除卻常規的示教器、IO設備以及觸摸屏ModbusTCP等多種主動控制模式之外，AtomBox也支持在電腦或手機登移動端進行控制。

在狀態監測方面，阿童木全新驅控一體機AtomBox通過集成常規的數字量IO以及事故報警以及機器人報警的警示和數碼模塊，使用指示燈變化替代了傳統使用示教器進行觀察的方式。用戶僅需通過查看指示燈變化，便可對機器人的工作狀態、IO狀態進行快速監測和觀察。

在部署設置方面，基于阿童木機器人此前近十年軟件開發成果移植，AtomBox在基本保持與原有交互方式一致的同時，加入了中文注釋、到點運動、系統自創建變量等多個功能，來簡化部署操作、降低用戶使用門檻。中文程序變量注釋的實現方便了用戶閱讀；到點運動的增加避免了用戶確定點位的繁瑣；系統自動新建變量功能則將運動邏輯編寫交由系統輔助完成，大大降低了用戶具體操作的難度。

在安全防護方面，針對在使用過程中經常出現的IO輸出短路導致模塊損壞的情況，阿童木機器人為AtomBox增加了IO安全防護功能，可在IO接線錯誤導致短路情況下自動啟動輸出保護。面向大功率使用情況，阿童木機器人也配置了外接制動電阻接口，來快速擴展制動電阻滿足協防需求。

產品通用普適配，接口覆蓋全場景

對于產品擴展性的增強，阿童木機器人也做了很多工作。         
 

在產品適配方面，阿童木機器人基于對此前x86平臺控制系統的深度ARM平臺移植，實現了AtomBox與原有的AtomMotion控制器所支持所有機器人模型的完全兼容，共計可支持阿童木機器人SCARA以及并聯全系列產品，并適配并聯2軸、并聯3軸承、并聯3+1軸、水平多關節4軸。     
   

在輸入輸出方面，AtomBox可提供最多4個伺服電機、16路數字量輸入/輸出、2路模擬量輸入/輸出、4路系統數字量輸入、8路系統數字量輸出，以及2路擴展追蹤編碼器、2路模擬兩輸入/輸出，足以覆蓋在常規用戶應用中的所有場景。

▍向外延伸，進而有為

據睿工業MIR Databank（工業自動化領域權威數據調研分析機構)披露: 2022年，工業機器人行業-并聯機器人細分市場，阿童木機器人市占率提升至20.9%，較2021年同期增長5.7個百分點，連續4年位居自主品牌第一名，首次完成對于外資品牌的徹底趕超，成為全品牌NO.1。   
    

在國內并聯機器人行業已成為頭部企業的阿童木機器人此次為何選擇進行延伸產品品類推出新品驅控一體機AtomBox這一動作背后又有何深意？        
 

對此，阿童木機器人CTO李艷華和阿童木機器人 CMO 施鳳財在接受媒體采訪時分別從技術發展角度和企業發展角度作了簡單介紹。

阿童木機器人CTO李艷華表示：“早前，由于機器人的控制器和伺服多采用“各自為戰”的設計，缺乏統一的控制和協調策略，因此控制器和伺服之間存在協調有問題影響機器人的整體運動性能；接口/協議多樣，各個組件之間協同需進行大量調試和測試，影響開發效率；信息交流不暢，無法準確及時地獲取伺服的運行狀態和反饋信息；硬件和軟件平臺不同維護和擴展困難等問題。         
 

采用集成化設計方案，將機器人控制器和伺服集在一個同一系統中的驅控一體化技術既是提高機器人整體運動性能的重要手段，亦是工業機器人發展的潮流和趨勢。     
   

阿童木機器人選擇步入核心控制和驅動領域一方面源于產品性能提升的外部因素驅控，另一方面與阿童木機器人在控制系統領域研究多年，具有深厚技術累積密切相關。”

阿童木機器人 CMO 施鳳財表示：“在某種程度上，機器人產品的進化與電腦的發展路徑具有高度相似。從最初體積巨大的電腦到后來的臺式機，再到后來的筆記本，電腦逐漸變成現在高集成、小體積的模樣。機器人也正在經歷同樣的變化。從用戶端角度來講，在同樣性能同樣價值情況下，產品越小越有利于產線布局，把控制器和伺服驅動整合為一起，既是出于市場用戶需求角度考量，亦是為產品進化發展方向作準備。         
 

而從企業發展角度來看，此前，阿童木機器人控制器和伺服驅動依賴外購，在一定程度對產品制造成本的控制、產品批量生產的進度都會產生影響。推出自研驅控一體機AtomBox，不僅有利于阿童木機器人自主價值的提升，也會在產品綜合成本的下降、產品交付能力的提升、產品供應鏈掌控能力的增強方面提供重要推力。       
 

預計將在今年年底之前，AtomBox將實現自有品牌百分之九十以上的覆蓋，在2024年年底之前，AtomBox將實現產品上市。        
 

本次AtomBox的發布既是阿童木機器人產業鏈的拓寬，亦是阿童木機器人產品線的擴展。未來，驅控一體機將不僅僅作為重要核心零部件適配自家機器人本體產品，也將進行獨立外銷為更多工業伙伴賦能。”

▍踏上征程，再啟新篇

從大學生創業，到熬過初創期迎來投資人，再到技術領先、市場階段性領先，阿童木機器人逐漸長成為國產機器人領軍企業。       
 

過去十年，阿童木機器人堅持深耕自主、正向研發，橫向擴充機器人品類，推出61款高度并聯機器人，7款高速SCARA機器人，成功成為高速機器人專家。

未來五年，阿童木機器人將邁向二次創業新征程，在縱向上持續拓寬產品，完善與上下游產業鏈的整合，進一步提高成本優勢與質量優勢，提升產品性能與交互能力，進而實現企業由產品領先向產品質量、成本、效率等綜合競爭力領先。   
 

本次AtomBox的發布只是開始，未來，阿童木機器人將持續堅持以自主研發為核心，把更多資金投入到研發上去以實現產品技術的迭代更新和突破攻關。以賽道內知名代表企業旗下產品為目標，阿童木機器人將對標產品性能開發新品，并在驅控一體系統的硬件測試化之后圍繞軟件層面繼續開發，探索機器人性能上限提高的方法，實現對同類產品追趕和超越。”

對于企業的未來發展，阿童木機器人 CMO 施鳳財在采訪中透露：“阿童木機器人正在逐步推進成立機器人運動控制系統、視覺軟件系統、伺服驅動器、機器人本體設計四大研發部門進行正向突破研發，成立并聯機器人、SCARA、標準機械三大事業部門進行市場細化推廣。爭取在3-5年之內實現在新興市場占據第一。”

▍結語

自2013年到2023年，在智能制造領域，阿童木機器人成長的十年亦是中國機器人行業成長的縮影。從企業崛起、企業替代到企業嶄露頭角成為行業領軍者，過去十年，阿童木機器人的成長變化直觀呈現著中國機器人行業的發展前進。         
 

望向未來，期待有越來越多如阿童木機器人一般的企業能致力技術研發、致力產品，為中國智能制造和數字化制造事業做出貢獻。