EtherCATベースのロボットの多軸同期動作制御

産業オートメーションの発展に伴い、生産ラインにおけるロボットの活用がますます増加しています。効率的かつ高精度な動作制御を実現するためには、ロボットの多軸動作を同期制御する必要があり、これによりロボットの動作精度と安定性が向上し、生産ラインの稼働効率が向上します。同時に、ロボットの協調作業と協調制御の基盤も提供し、複数のロボットが同時に動作を調整して、より複雑なタスクを完了できるようになります。EtherCATをベースとしたリアルタイム確定的イーサネットプロトコルは、実現可能なソリューションを提供します。

EtherCATは、複数のノード間の高速データ伝送と同期動作を可能にする高性能リアルタイム産業用イーサネット通信プロトコルです。ロボットの多軸モーション制御システムでは、EtherCATプロトコルを使用して、制御ノード間のコマンドと参照値の伝送を実現し、それらが共通クロックに同期していることを保証することで、多軸モーション制御システムが同期動作を実現できるようにします。この同期には2つの側面があります。まず、各制御ノード間のコマンドと参照値の伝送は、共通クロックに同期する必要があります。次に、制御アルゴリズムとフィードバック機能の実行も同じクロックに同期する必要があります。最初の同期方法はよく理解されており、ネットワークコントローラの固有の部分になっています。ただし、2番目の同期方法は過去に無視され、現在ではモーション制御パフォーマンスのボトルネックになっています。

具体的には、EtherCAT ベースのロボット多軸同期動作制御方法には、コマンドと参照値の送信同期と、制御アルゴリズムとフィードバック機能の実行同期という 2 つの重要な同期の側面が含まれます。
コマンドと参照値の伝送同期に関しては、制御ノードはEtherCATネットワークを介してコマンドと参照値を送信します。各ノードが同じ時間ステップで動作制御を実行するためには、これらのコマンドと参照値は共通クロックの制御下で同期される必要があります。EtherCATプロトコルは、コマンドと参照値の伝送が高精度かつリアルタイムであることを保証するため、高速データ伝送および同期メカニズムを提供します。
同時に、制御アルゴリズムとフィードバック機能の実行同期という観点から、各制御ノードは制御アルゴリズムとフィードバック機能を同一のクロックに従って実行する必要があります。これにより、各ノードが同時に動作を実行し、多軸動作の同期制御を実現します。制御ノードの実行が高精度かつリアルタイムであることを保証するためには、この同期をハードウェアレベルとソフトウェアレベルでサポートする必要があります。

要約すると、EtherCATベースのロボット多軸同期動作制御方式は、リアルタイム確定的イーサネットプロトコルのサポートを通じて、コマンドと参照値の伝送同期、および制御アルゴリズムとフィードバック機能の実行同期を実現します。この方式は、ロボットの多軸動作制御に信頼性の高いソリューションを提供し、産業オートメーションの発展に新たな機会と課題をもたらします。