摘要：本文旨在介绍EP3E伺服驱动器在SCARA机器人上的应用，同时为客户提供一套完整的基于PowerLink总线的机器人电控系统解决方案。

一、概述

近年来，中国的工业机器人的新装量与保有量都呈现快速的增长，目前总体保有量大约为10w台，而且据调研机构预测，未来机器人市场每年还会继续以25%的增速发展。

SCARA机器人是桌面型的4关节机器人的机型，广泛应用于金属加工行业的上下料，电子产品行业的点胶，涂胶与搬运，玻璃行业的搬运与组装。虽然国内机器人处于快速的发展中，但国内的SCARA机器人大多都是采用脉冲方式控制，一个运动控制单元只可以完成单个SCARA机器人的控制，无法完成SCARA机器人各轴的状态监视与控制。

EP3E伺服驱动器是武汉迈信电气技术有限公司最新推出的国内首款基于PowerLink总线的伺服驱动器，可以外接单圈或者多圈绝对式编码器，实时总线抖动在线同步调整等创新技术，为客户提供更加高性能，更加灵活，更加安全的伺服系统。

EP3E伺服驱动器从产品尺寸，连线方式来说非常适合多机器人的工业现场生产，其PowerLink总线一网到底的连接方式，接线方式更加方便，可以为客户的SCARA机器人的自动化流水线提供更多的便利，可以为客户提供更加有性价比的方案。

二、SCARA机器人控制

本次项目所使用的是SCARA机器人是国产的最新设备，具有结构紧凑，生产效率高，精度高，过载能力强等特点。该项目用于自动点胶生产线，适用于点胶工艺，激光切割，焊锡等场合。该产品见图1：

图1、SCARA机器人解决方案的照片

三、系统设计

1、客户需求

客户要求SCARA机器人具备较高的加工速度，以及，非常高的自动化，能够自动完成产线的上料，下料等功能，同时要求非常高的稳定性。此外，客户要求能够实时的通过远程访问来查看机器人的工作状态。

2、系统设计方案

通过对客户需求的深入分析，我们为客户设计了“B&R的X20控制器+EP3E伺服驱动器”的电控解决方案，如图2所示。

图2、SCARA机器人电气方案图

这套系统的优势在于：

1、融合MC，CNC，robotics的X20运动控制系统

基于X20的运动控制解决方案是利用通用运动控制技术设计平台，通过PowerLink总线技术将机器人、CNC、多轴运动和单轴定位组成一个系统。可以实现复杂的路径信息应用到机床和生产机械中，还可以实现多轴关节的机器人控制，进行复杂的3D图CNC加工。借助实时操作系统，运动控制循环时间可达400μs，CNC、PLC、I/O和驱动器可至微秒级高精度同步，同一处理器处理运动控制和逻辑控制，CNC和PLC同步运行任务。

X20的软件软件框架如图3所示，所支持的CNC技术包括：

• 支持标准DIN66025的标准语言，支持客户自定义解释语言；

• 每个系统拥有8个CNC通道，每个CNC通道插补最多15个轴参与，每个CNC通道非插补不限制轴数；

• 各路径段具有“程序段预读”功能，优化运动轨迹，可以实时更改速度倍率；

• 自动切线刀具向导，广泛应用于皮革切割，玻璃切割等行业；

• 沿轮廊反向运动，广泛应用于激光切割，水切割等行业；

• 二十余种多轴运动转换，支持客户自定义坐标变换；

• 单向和双向螺距误差补偿和反向间隙补偿，支持直角坐标系的轴偏移补偿；

• 所有技术功能：铣、磨、切割、焊接、搬运、包装、木工、红木、石材、大理石、玻璃切割等行业；

2、EP3E高性能伺服驱动器

EP3E是国内首家通过EPSG组织的一致性测试的产品，因此可以很好的与X20控制器进行配合；同时，EP3E内置的电流环，速度环，以及位置环的控制周期分别为50us,100us,100us，可以支持17bit的单圈与多圈编码器，或者，20bit的单圈与多圈编码器，支持实时以太网总线的抖动同步调整技术，可以充分满足MC，CNC，robotics对于动态响应和同步性的要求。

3、系统软件框架

图4 系统软件框架

系统软件由Configuration、System、Cnc以及Axes等模块组成，Configuration模块负责整个系统的配置工作，System负责系统状态机，Cnc和Axes分别负责插补通道状态机和轴状态机。为实现完整的机器人软件功能，系统软件还包括如坐标变换、伺服通讯及人机界面通讯等功能。

四、系统性能测试

在实际测试过程中，系统用了很短的时间就调试成功。

图5、SCARA机器人各轴工作电机电流的trace数据

五、结束语

武汉迈信电气致力于为国内自动化设备厂商提供PowerLink总线伺服驱动器，在性能与功能上能够满足MC，CNC，robotics各个行业对伺服系统的要求，同时，价格上也没有国外伺服驱动器那么高昂，从而实现国产SCARA机器人的PowerLink总线化，降低国产机器人的总体成本，提高国产机器人的竞争力。