精密机械研发中心(PMC)利用IntervalZero的RTOS平台和KingStar IO构建一系列工业机器人

背景和挑战
精密机械研发中心(PMC)是由台湾机械工业协会(TAMI)与台湾机械工业协会(政府)于1993年共同创立的台湾公司。PMC拥有机械相关各个领域的工程师团队，包括机械工程、电气工程、控制工程和信息技术。PMC与大学合作进行研究和开发，不仅向台湾机械公司转让新开发的技术，而且帮助培训他们的工程师。这种方法使台湾机械工业在性能和质量上成为领导者。

近年来，机械工业的经济状况促使企业开始使用工业机器人。尽管许多机器制造公司已经在亚洲各地制造和演示了机器人，但它们在实现所需的精度和性能方面存在重大困难。

凭借在机械工程和控制工程方面的专业知识，PMC着手打造一系列高质量的工业机器人，以匹配行业中的不同使用案例。PMC寻找合适的工具和技术，不仅构建一个单一的机器人控制器，而且构建一个可以控制多个机器人的整体解决方案，以及与这些机器人结合使用的其他组件，如机器视觉或输送机控制。

他们在寻找能够提供这种灵活性的技术时，选择了基于pc的控制和基于网络的实时协议。这些技术的主要优点是，您可以为多种类型的机器人或其他控制器使用相同的程序。唯一需要调整的是将处理器和内存匹配到每个应用程序。网络协议对于这种灵活性也非常重要，因为它们允许你改变运动和传感器硬件，而不需要改变或增加控制计算机的板。

许多台湾公司都使用PMC的机器技术，在硬件方面各有自己的偏好，比如电机驱动器或输入卡。因此，PMC选择使用EtherCAT网络协议。EtherCAT最初由Beckhoff开发，现在是一个广泛应用于行业的开放标准，大多数硬件供应商都有EtherCAT版本的硬件。随着PMC基于一个标准开发技术和控制，行业中的各种公司都可以使用它，同时仍然保持硬件选择的灵活性。

但硬件的灵活性是有代价的。EtherCAT需要复杂的配置，每个硬件的配置都不同。测试和学习如何使用每个硬件是非常耗时的。此外，解决协议问题并不是PMC的目的，它寻求一种方法来保持硬件的灵活性，同时克服测试、学习和协议的挑战。

成熟平台中的伙伴关系
在测试了多个EtherCAT解决方案后，PMC选择IntervalZero RTX实时操作系统平台(RTOS)和KingStar IO EtherCAT作为最佳选择。

IntervalZero是基于pc的控制领域的先驱，开发了RTX64和RTX硬实时软件，这些软件扩展了Windows操作系统的功能，提供了硬实时功能。支持对称多处理的RTX64/RTX提供了一个独立于Windows调度器的实时调度器。RTX64/RTX、Windows、x64/x86多核多处理器和EtherCAT都是RTX RTOS平台的关键组件。

随着整个亚洲对EtherCAT更简单界面的需求增加，IntervalZero在台湾建立了一个专门负责这项任务的团队。IntervalZero成立新公司KingStar，开发KingStar IO产品;EtherCAT的即插即用软件接口，可以检测机器硬件，无需进行复杂、耗时的硬件测试和配置。

在开发技术并与合作伙伴合作的同时，PMC在EtherCAT选项和硬件支持方面也有了新的要求。King-Star IO团队正在与PMC合作，为平台添加新功能，并测试所需的任何新硬件。

作为合作伙伴关系的一部分，KingStar IO团队访问了多家公司，与他们合作，以确保他们使用的硬件能够正常工作。在执行测试和学习更多关于市场需求KingStar IO团队发展关系的许多EtherCAT驱动器和输入/输出模块供应商的技术需求和共享台湾机器建筑商帮助确保PMC的技术可以用于广泛的硬件不需要很多控制算法的修改。

IntervalZero和PMC也开始研究如何利用实时视觉控制等其他组件来增强PMC的解决方案。

一个辉煌的结果
PMC在2014年的台湾自动化智能与机器人展(TAIROS)上展示了他们的工作成果。他们部署了多种类型的机器人和解决方案，给所有来参观的人留下了深刻的印象。

能够集成任何硬件
其中一个演示展示了使用各种EtherCAT驱动将不同厂商的硬件集成到六轴机器人手臂控制器上的能力。观察者可以看到马达跟随模拟手臂的动作，尽管它们的规格不同。

六轴机器人手臂的挑战
像许多其他公司一样，PMC展示了流行的六轴机器人手臂。这种体系结构的一个挑战是，对于更大的尺寸和更重的负载，负载变化可能是显著的，并且很难处理。PMC成功地展示了他们的专业技能，用一个更大的模型，类似于那些在汽车行业使用的模型。

完全解决方案
PMC还表明，其体系结构允许Delta型机器人、SCARA型机器人和机器视觉与一条传送带同步的整体解决方案。这次演示使用了三台控制器计算机，但PMC也有能力将所有机器人放在一个控制器中。

双手臂机器人
最令人印象深刻的演示是由一台计算机控制的两个7轴机器人手臂连接在一起。7轴结构使机器人手臂具有与人类手臂相同的自由度，并且在这样的结构下，机器人手臂可以像人类手臂一样在单个部件上协同工作。多亏了EtherCAT、RTX和最新处理器的可用功率，整个控制可以在一台体积很小的无风扇计算机上完成。