【Lenze在机器人】FAST标准化软件模块显著减少机器人工程设计时间

日益增长的产品个性化需求导致生产批量规格越来越小，对生产系统的灵活性也要求越来越高。机器人可轻松应对这种需求，因为他们不会拘泥于死板的运动顺序。在工业制造中，如包装行业，机器人扮演的角色日趋重要，这也为设备制造商提出了特殊的挑战：含控制系统或单独运动学的完整机器人必须集成到一个整体的自动化系统中- 伴随由此可能带来的所有问题，如编程和通讯需要更多的时间。

使用标准化和可重复再利用的软件模块让一切变得更简单。Lenze作为这一方面的开拓者，能够提供越来越多的应用模块，这些模块甚至可用于组装整个完整的生产线。作为运动中心自动化的专家，Lenze已经扩展了其久经考验的FAST应用软件工具箱，同时也提供了现成的完整机器人解决方案，该方案包含了迅速实现该应用所需的一切，从而大幅降低了接口、培训、编程、测试和调试所需的时间，换句话说，也就是大大减少了整个工程设计的时间。

无论使用哪种运动学，其目的只有一个，那就是在多维空间内生成运动- 要么是在龙门系统中以线性关系方式进行运动，要么是以非线性方式作为Delta机器人进行运动。到底哪一种运动形式是对的，还要取决于应用本身。无论是处于包装还是物料搬运中：由于机器人在制造过程中有着许多不同的使用可能，设备制造商需要能够灵活根据需要调整，且可轻松应对不同设备任务的技术。

目前，对于设备制造商而言，购买现成的运动学包然后自己完成编程，或使用完整的机器人解决方案然后集成到自己的设备系统中，目前仍属标准惯例。在使用完整的机器人解决方案时，很重要的一点就是始终使用可兼容的软件、通讯方式以及工程设计工具进行机器人控制的集成。然而在使用自由运动学时，则需要完整的编程。而这，恰好是Lenze FAST应用软件工具箱开发的切入点，即将全面的控制和运动功能一览无余。在硬件方面，FAST将传统运动控制和机器人控制融合在了一起。

Lenze FAST全新的现成机器人解决方案让运动学至整个自动化系统和运动功能中的集成变得更简单。该解决方案包含了抓取与放置运动功能技术模块以及基于PLCopen Part4不同运动学的相应坐标转换功能。该技术模块的参数用于设置运动功能，如物料速度和加速度、半径、制圆和坐标系统。在运动学模型中，设置机械变量参数，如臂长、平行柱之间的距离等。这种简单的结合能更简便和快速地实现完整的机器人应用。而该应用能在无任何编程工程的情况下被引用、运行和调试。目前运动学模块可用于龙门系统、皮带输送运动、铰链式机器人、Scara机器人以及两轴和三轴的Delta机器人。该任务所需的所有元素都已经包含在该技术模块以及运动学模块中。所以，现在唯一需要考虑的就是运动任务的结果展现而不是如何编程机器人。另一个好处就是，如果要使用另一个运动学系统，只需要采用机械集成，替换相应的运动学模型然后设置所需的机械参数即可。

通过Lenze FAST模块，可以简单地通过参数设置而不是控制器编程来实现机器人应用。一旦该控制器也能控制该设备系统的另一个轴及相应的过程，便不再需要复杂接口的编程。工程设计过程变得更加简便一致且用于培训、编程、调试和测试时间显著降低。这就是为什么Lenze这么多年一直推广使用FAST应用软件工具箱的原因。目前FAST技术模板中除了针对机器人方面的应用外，还包括其他应用，如收放卷、横切、输送、分离、分组或密封等。

该理念同时也支持设备模块化。这一设备任务的复杂性由于被拆分为几个部分而降低。设备模块解决方案能够简便创建和再利用都要归功于标准的技术模块。这意味着设备生产的工程设计时间变得更短。除了软件的再利用率和质量得以提高外，测试时间也减少了。LenzeFAST中包含的应用模板可实现将模块化任务应用到控制系统中。该应用模板的OMAC版本能够让包装设备制造商依据PackML标准实现他们的应用。定制化的程序元件可以像技术模块一样简单地集成到该应用模板中。

Lenze也因此再次证明了其在运动中心自动化方面的专业性。作为合作伙伴，Lenze通过提供完整的驱动系统解决方案来支持客户的整条增值链并且始终基于客户的要求提供帮助，给予建议，制订实现解决方案的对策并提供售后服务。这就是Lenze的专业技术及多年丰富行业经验的真正价值所在——集软件工程设计的方法论、控制技术及机械工程设计经验于一身，从而最终降低了复杂性并且让工程设计成本和吞吐量时间保持在可控状态。

最后也是最重要的是：使用标准和可再利用的模块能让程序员有更多时间关注于研发和测试设备特殊功能——这些特殊功能就是设备制造商自身的技术优势以及激发最终用户购买产品的热情和欲望。FAST技术模块使用相同的标准化接口能够很方便得以多种方式进行结合使用，还可支持使用客户自主研发的元件。此外，该技术功能还可根据客户手头上的设备需求进行量身定制。

结论：设备制造商正在面临的任务与挑战在于不得不更快地提供解决方案，且方案需附带丰富的可变类型并具备灵活性与智能性。实现该目标的其中一种方式就是依靠基于标准化软件模块的、携有对应运动功能的解决方案而不是仅仅是购买元件和驱动系统。设备编程通过使用基于完整技术功能（以软件模块的形式）的PLCopen模块变得更有效。对于机器人，这种方式意味着可以几乎不受限制地设计符合自己的控制系统。一旦该通用运动学模型被选定，便可建设性地进行实施并装配来自Lenze的自动化系统。除了从Lenze获取驱动技术外，设备制造商还可从相同的来源获取机器人运动控制系统，确保了其自动化系统浑然一体。集成到一个设备软件结构的过程非常简单，现在您唯一需要做的就是思考机器人运动的具体样子而不是烦恼如何对机器人进行编程。该软件甚至还包含了用于探测待处理对象的摄像系统接口。

在未来的日子里，类似这样的创新将会让机器人技术进军到现今暂时相对特殊和复杂设备解决方案的领域中。即使是对于标准机器人而言，过于繁杂的设备任务依然可以通过多轴运动学进行自动化。设备的灵活性增加了而机械，电气工程设计尤其是软件的工程设计量却减少了。因此中小规模的设备制造公司也能够将机器人运动学集成到他们的设备理念中，因为该运动学是为他们手头中的设备任务量身定做的。