协作机器人

设计下一代协作机器人，使其在功能安全性、电机效率、连接性和合规性方面达到最高水平。

nobutton

概述

Cobots 的设计目的是与人类并肩工作，这意味着安全、高效和智能是必不可少的。英飞凌提供全面的半导体和传感器解决方案组合，符合最严格的行业安全标准，包括 ISO TS 15066，使工程师能够构建比以往任何时候都更智能、更安全、更互联的协作机器人。

产品优势

  • 功率密度最高的电机驱动
  • 以更小的尺寸实现更高的有效载荷
  • 节省运行成本
  • 压缩系统成本、节省系统空间
  • 通过 3D 环境扫描确保安全
  • 停机时间更短
  • 安全的机器人操作/认证
  • 加密有线或无线
  • 符合 ISO TS 15066

框图

关于

更安全、更智能的 cobots 的关键要素是什么？

与其他机器人相比，协作机器人的要求更高：它们必须在人类附近安全运行，与物联网连接，精确执行任务，并符合严格的规定。英飞凌覆盖了协作机器人的方方面面，支持供应链的精简，同时加快产品上市时间。

关键的系统级优势：

  • 功率密度更高的电机驱动器：CoolGaN™ HEMT 使逆变器占地面积更小、损耗更低、工作温度更低，从而可将控制盒直接集成到机器人的脚部，完全省去了外部控制盒
  • 运营和系统成本节约： OptiMOS™和MOTIX™的高效电机驱动解决方案可减少散热和整体能耗，从而降低总体拥有成本
  • 安全设计： XENSIV™传感器通过智能障碍物检测，最大限度地提高人机协作的安全性，减少停机时间
  • 确保机器人操作安全：OPTIGA™ Trust 安全集成电路提供有线和无线加密通信、设备验证和 IP 保护，以保障软件更新的安全
  • 合规性：解决方案的设计符合 ISO TS 15066，即协作机器人的管理安全标准
未来的工厂是智能的
工业 5.0 指日可待
如何通过高效的无刷直流电机控制来优化机器人的运动？

精确的电机控制对于协作机器人提供流畅、灵敏和可靠的运动至关重要。使用无刷直流电机，机器人可以在保证安全的前提下执行精确、可重复的动作。英飞凌的解决方案可确保高控制保真度并减少机械磨损。

主要产品组合及其系统优势：

  • PSoC™ Control C3M MCU + MOTIX™ 6EDL7141栅极驱动器 + OptiMOS™ MOSFET：提供高频、低纹波电机驱动，并具有针对 WBG 开关优化的专用 ADC。ModusToolbox™ Motor Suite提供了一个即用型软件生态系统，可缩短固件开发时间
  • MOTIX™ IMD701A：将 XMC1404 MCU 与6EDL7141三相栅极驱动器集成于单个封装中，从而减少空间受限的联合模块的物料清单数量和 PCB 面积
  • 逆变器级采用 CoolGaN™ HEMT：可实现更小的逆变器占地面积、更低的开关损耗和更低的工作温度--直接支持在机器人底座内组装控制盒的目标
  • XENSIV™ TLI/TLE 位置和电流传感器：提供平滑磁场定向控制 (FOC) 所需的精确转子位置和电流反馈，从而降低转矩脉动并提高运动精度
采用PSoC™ Control MCU 进行实时控制
探索MOTIX™电机控制解决方案
如何实现协作机器人的安全性和工业I/O可靠性？

在协作机器人技术中，安全不是可选项。机器人与人共享工作空间，这意味着从微控制器到输入/输出接口，控制架构的每一层都必须支持可靠的确定性操作。

安全型 MCU：

  • PSoC™ 4、 PSoC™ 6 和 XMC ™ ：双核架构和硬件安全功能，符合工业标准，可实现安全性和人机界面控制。

带隔离功能的工业输入/输出：

  • ISOFACE™ 输出开关：ISO1H81xG 等产品符合 IEC 61131-2 的 EMI 标准，可轻松与 MCU 集成
  • ISOFACE™ 数字输入：ISO1I81xT 等产品具有电隔离功能，可保护控制逻辑免受工业噪声的影响

系统级优势：

这种安全 MCU 与隔离 I/O 的组合使 cobot 设计人员能够构建与现有工业基础设施完美集成的控制架构，而不会影响 EMI 合规性或功能安全系数。

探索 32 位 XMC™ 工业微控制器
英飞凌隔离式工业接口解决方案
人机界面和无线连接如何改进 cobot 集成？

机器人越来越需要直观的操作界面、远程监控和物联网无缝集成。我们的人机界面和连接产品组合可提供反应灵敏的触摸屏、可靠的无线链路和安全的数据传输，所有这些都来自统一的产品生态系统。

人机界面控制：

采用CAPSENSE™技术的PSoC™ 4/6 MCU：为操作面板和示教器提供一流的电容式触摸感应。PSoC™ 6 的双核架构支持同时进行人机界面 (HMI) 处理和连接管理，从而减少了对额外组件的需求

无线连接:

AIROC™ Wi-Fi和Bluetooth®组合IC和模块：提供行业最好的RF性能和互操作性，支持Wi-Fi 4/5/6和Bluetooth® LE，用于实时协作机器人监控、远程配置、云连接分析和BLE AoA/AoD支持，适用于需要在共享工作空间中定位感知的协作机器人。

系统级优势：

将PSoC™ 6 与 AIROC ™连接相结合，为需要响应迅速的操作界面和可靠的无线数据交换的协作机器人提供了一种紧凑、低功耗的解决方案，支持远程控制、预测性维护和车队管理用例。

使用PSoC™ 4 和 6 MCU 进行控制
使用AIROC™ Wi-Fi和Bluetooth®组合进行连接
哪些传感技术能提高 cobot 的安全性和感知能力？

协作机器人必须准确感知环境并实时做出反应。我们的传感器产品组合涵盖了从关节位置和电机电流到三维空间感知的所有传感要求。

环境和安全传感：

  • REAL3™ ToF 解决方案：实现 3D 环境扫描，用于障碍物检测、碰撞避免和安全的人机接近监控。机器人与人类之间的智能合作减少了意外停机，提高了整体正常运行时间
  • XENSIV™ 24 GHz 和 60 GHz 雷达传感器：可在宽广的探测范围内提供可靠的运动和距离检测，即使在光线不足或多尘的环境下也能支持工作空间监控

电机和运动传感：

  • XENSIV™角度传感器：提供精确的电流反馈和转子位置数据，实现精确的扭矩控制和流畅的关节运动
  • XENSIV™压力传感器：支持高度和触摸感应，适用于需要物理交互检测的应用

这些传感解决方案共同为协作机器人提供了所需的感知能力，使其能够在不影响吞吐量或系统响应速度的情况下安全地与人并肩作战。

XENSIV™传感器：感知一切
XENSIV™传感器：感知一切
哪些电源解决方案可确保 cobot 性能高效可靠？

高效、可靠的电力输送是协作机器人性能的基础。我们的电源产品组合可实现紧凑的交直流转换、精确的电压分配和高效的电机驱动，并可通过将电力电子设备直接集成到机器人底座中来消除外部控制盒。

主要产品:

  • CoolMOS™或CoolSiC™开关和 PWM/PFC 控制器：高效 AC-DC 电路，发热量更低，元件数量更少
  • EiceDRIVER™栅极驱动器 + OptiMOS™ /CoolGaN ™开关：高速开关，实现高效电机驱动和紧凑设计
  • 英飞凌负载开关、LDO 和稳压器：管理 MCU、传感器和通信模块的电源

系统级优势：

英飞凌从交流输入到电机驱动输出的端到端电源产品组合，使得协作机器人设计师能够在整个电源链中优化效率，降低运行成本，减少热管理要求，并支持协作机器人所需的紧凑、集成设计。

英飞凌CoolMOS™ MOSFETs 500 - 950 V
英飞凌CoolSiC™ SiC MOSFETs
更安全、更智能的 cobots 的关键要素是什么？

与其他机器人相比，协作机器人的要求更高：它们必须在人类附近安全运行，与物联网连接，精确执行任务，并符合严格的规定。英飞凌覆盖了协作机器人的方方面面，支持供应链的精简，同时加快产品上市时间。

关键的系统级优势：

  • 功率密度更高的电机驱动器：CoolGaN™ HEMT 使逆变器占地面积更小、损耗更低、工作温度更低，从而可将控制盒直接集成到机器人的脚部，完全省去了外部控制盒
  • 运营和系统成本节约： OptiMOS™和MOTIX™的高效电机驱动解决方案可减少散热和整体能耗，从而降低总体拥有成本
  • 安全设计： XENSIV™传感器通过智能障碍物检测，最大限度地提高人机协作的安全性，减少停机时间
  • 确保机器人操作安全：OPTIGA™ Trust 安全集成电路提供有线和无线加密通信、设备验证和 IP 保护，以保障软件更新的安全
  • 合规性：解决方案的设计符合 ISO TS 15066，即协作机器人的管理安全标准
未来的工厂是智能的
工业 5.0 指日可待
如何通过高效的无刷直流电机控制来优化机器人的运动？

精确的电机控制对于协作机器人提供流畅、灵敏和可靠的运动至关重要。使用无刷直流电机，机器人可以在保证安全的前提下执行精确、可重复的动作。英飞凌的解决方案可确保高控制保真度并减少机械磨损。

主要产品组合及其系统优势：

  • PSoC™ Control C3M MCU + MOTIX™ 6EDL7141栅极驱动器 + OptiMOS™ MOSFET：提供高频、低纹波电机驱动，并具有针对 WBG 开关优化的专用 ADC。ModusToolbox™ Motor Suite提供了一个即用型软件生态系统，可缩短固件开发时间
  • MOTIX™ IMD701A：将 XMC1404 MCU 与6EDL7141三相栅极驱动器集成于单个封装中，从而减少空间受限的联合模块的物料清单数量和 PCB 面积
  • 逆变器级采用 CoolGaN™ HEMT：可实现更小的逆变器占地面积、更低的开关损耗和更低的工作温度--直接支持在机器人底座内组装控制盒的目标
  • XENSIV™ TLI/TLE 位置和电流传感器：提供平滑磁场定向控制 (FOC) 所需的精确转子位置和电流反馈，从而降低转矩脉动并提高运动精度
采用PSoC™ Control MCU 进行实时控制
探索MOTIX™电机控制解决方案
如何实现协作机器人的安全性和工业I/O可靠性？

在协作机器人技术中，安全不是可选项。机器人与人共享工作空间，这意味着从微控制器到输入/输出接口，控制架构的每一层都必须支持可靠的确定性操作。

安全型 MCU：

  • PSoC™ 4、 PSoC™ 6 和 XMC ™ ：双核架构和硬件安全功能，符合工业标准，可实现安全性和人机界面控制。

带隔离功能的工业输入/输出：

  • ISOFACE™ 输出开关：ISO1H81xG 等产品符合 IEC 61131-2 的 EMI 标准，可轻松与 MCU 集成
  • ISOFACE™ 数字输入：ISO1I81xT 等产品具有电隔离功能，可保护控制逻辑免受工业噪声的影响

系统级优势：

这种安全 MCU 与隔离 I/O 的组合使 cobot 设计人员能够构建与现有工业基础设施完美集成的控制架构，而不会影响 EMI 合规性或功能安全系数。

探索 32 位 XMC™ 工业微控制器
英飞凌隔离式工业接口解决方案
人机界面和无线连接如何改进 cobot 集成？

机器人越来越需要直观的操作界面、远程监控和物联网无缝集成。我们的人机界面和连接产品组合可提供反应灵敏的触摸屏、可靠的无线链路和安全的数据传输，所有这些都来自统一的产品生态系统。

人机界面控制：

采用CAPSENSE™技术的PSoC™ 4/6 MCU：为操作面板和示教器提供一流的电容式触摸感应。PSoC™ 6 的双核架构支持同时进行人机界面 (HMI) 处理和连接管理，从而减少了对额外组件的需求

无线连接:

AIROC™ Wi-Fi和Bluetooth®组合IC和模块：提供行业最好的RF性能和互操作性，支持Wi-Fi 4/5/6和Bluetooth® LE，用于实时协作机器人监控、远程配置、云连接分析和BLE AoA/AoD支持，适用于需要在共享工作空间中定位感知的协作机器人。

系统级优势：

将PSoC™ 6 与 AIROC ™连接相结合，为需要响应迅速的操作界面和可靠的无线数据交换的协作机器人提供了一种紧凑、低功耗的解决方案，支持远程控制、预测性维护和车队管理用例。

使用PSoC™ 4 和 6 MCU 进行控制
使用AIROC™ Wi-Fi和Bluetooth®组合进行连接
哪些传感技术能提高 cobot 的安全性和感知能力？

协作机器人必须准确感知环境并实时做出反应。我们的传感器产品组合涵盖了从关节位置和电机电流到三维空间感知的所有传感要求。

环境和安全传感：

  • REAL3™ ToF 解决方案：实现 3D 环境扫描，用于障碍物检测、碰撞避免和安全的人机接近监控。机器人与人类之间的智能合作减少了意外停机，提高了整体正常运行时间
  • XENSIV™ 24 GHz 和 60 GHz 雷达传感器：可在宽广的探测范围内提供可靠的运动和距离检测，即使在光线不足或多尘的环境下也能支持工作空间监控

电机和运动传感：

  • XENSIV™角度传感器：提供精确的电流反馈和转子位置数据，实现精确的扭矩控制和流畅的关节运动
  • XENSIV™压力传感器：支持高度和触摸感应，适用于需要物理交互检测的应用

这些传感解决方案共同为协作机器人提供了所需的感知能力，使其能够在不影响吞吐量或系统响应速度的情况下安全地与人并肩作战。

XENSIV™传感器：感知一切
XENSIV™传感器：感知一切
哪些电源解决方案可确保 cobot 性能高效可靠？

高效、可靠的电力输送是协作机器人性能的基础。我们的电源产品组合可实现紧凑的交直流转换、精确的电压分配和高效的电机驱动，并可通过将电力电子设备直接集成到机器人底座中来消除外部控制盒。

主要产品:

  • CoolMOS™或CoolSiC™开关和 PWM/PFC 控制器：高效 AC-DC 电路，发热量更低，元件数量更少
  • EiceDRIVER™栅极驱动器 + OptiMOS™ /CoolGaN ™开关：高速开关，实现高效电机驱动和紧凑设计
  • 英飞凌负载开关、LDO 和稳压器：管理 MCU、传感器和通信模块的电源

系统级优势：

英飞凌从交流输入到电机驱动输出的端到端电源产品组合，使得协作机器人设计师能够在整个电源链中优化效率，降低运行成本，减少热管理要求，并支持协作机器人所需的紧凑、集成设计。

英飞凌CoolMOS™ MOSFETs 500 - 950 V
英飞凌CoolSiC™ SiC MOSFETs
文档

设计资源

开发者社区

{ "ctalist":[ { "link" : "https://community.infineon.com/t5/forums/postpage/choose-node/true", "label" : "向社区提问", "labelEn" : "Ask the community" }, { "link" : "https://community.infineon.com/t5/Forums/ct-p/products", "label" : "查看所有讨论", "labelEn" : "View all discussions" } ] }