內部物流、航空航天、娛樂設備、海上石油和天然氣、可再生能源和科研有何共同之處？

 

　　首先，這些行業的應用都可以從自主機器人技術中獲益。其次，OMR 為這些行業開創了創新的自動化解決方案。

 

　

 

　　OMR 公司的 UniMover™ O 600

　　系統配備節省空間的高性能自動化技術，

　　非常適合用于工業和醫療設備

 

　　據 OMR 技術經理 Gareth Jones 博士介紹，Oceaneering Mobile Robotics（OMR）將公司在移動機器人領域積累的豐富專業知識應用于物料搬運。集團在部署制造業、醫院、配送和汽車行業所需的系統方面擁有豐富經驗，并為眾多全球最知名的品牌提供服務。目前 OMR 總共有 1700 多個移動機器人部署在北美、歐洲、澳大利亞和亞洲，行駛里程累計超過 3000 萬英里。OMR 專注于打造產品線標準化，以提高產品在各種新應用中的采用率，一直保持高增長速度。

　　

　　OMR 使用一系列 EtherCAT 端子模塊和黃色的 TwinSAFE 模塊集成安全功能

 

　　“我們與其他很多移動機器人供應商一樣，最初也專注于提供定制化解決方案。但所有行業的需求都呈現增長態勢，我們希望增加移動機器人的使用。”Jones 解釋說道，“現在，我們不再每年只生產幾十輛定制化車輛，而是專注于生產數百輛標準化產品，并規劃了強大的產品路線圖，比如最近推出的 UniMover™ O 600。”

 

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　　通往成功的道路

 

　　UniMover™ O 600 是一種舉升型移動機器人，適用于空間極為狹小的輕工業和醫療保健應用。它的速度可以達到每秒 1.8 米，最大有效載荷 600 公斤（1322 磅）。

 

　　UniMover™ O 600 是一款典型的高效、經濟的輸送解決方案，適用于工業和醫院應用中的物品或物料取放，如原材料、食物或洗好的衣物。這款全向移動智能小車配備帶安全激光雷達的自然導航，可以識別并安全通過繁忙的非結構化環境。UniMover™ O 600 可以在自主移動機器人（AMR）模式下運行，在這種模式下，既能限制機器人速度，又能讓機器人主動避讓障礙物；UniMover™ O 600 也可以在 AGV 模式下運行，這種模式能夠提升機器人移動速度，但在檢測到有障礙物時機器人會停下來，而不是繞過障礙物繼續向前移動。

 

　　OMR 工程師除了要確保機器人的功能和可靠性之外，還需要將所有控制硬件裝到盡可能小的空間內，保持車輛結構緊湊，尺寸僅為 1670 x 600 x 335 毫米（65.8 x 23.6 x 13.2 英寸）。他們還需要開發支持批量生產標準解決方案的制造工藝。據 Jones 介紹，他們過去會使用 Linux 編程車輛和生產設備，技術人員通過 Linux 命令行測試產品。盡管這樣效率比較低，但團隊不能完全放棄多年開發的成果。

　

　　TwinCAT 3 為  OMR 提供了一個靈活的開發和實時運行平臺

 

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　　替代操作系統提升了

　　機器人系統的靈活性

 

　　每輛車都配備倍福的 C6017 超緊湊型工業 PC，實現控制邏輯以及其它功能。雖然 Windows 長期以來一直是倍福設備控制器的默認操作系統，但 UniMover™ 上使用的 C6017 采用的則是 TwinCAT/BSD 操作系統（OS）。TwinCAT/BSD 是一款現代的類 UNIX 操作系統，在性能和安全性方面表現不俗。嚴格來說，它在功能上類似于現代 PLC，使用實時操作系統（RTOS），而不是專用固件。

 

　　倍福全球物料搬運和內部物流經理 Doug Schuchart 表示，TwinCAT/BSD 可以幫助 OMR 以及其它很多物料搬運專家改變生態環境，重構行業格局。“與傳統硬 PLC 中的'黑盒子'方案不同，TwinCAT/BSD 是倍福數十年來控制技術發展的成果。”Schuchart 說道，“這一性能強大的操作系統還保持了開放性，允許設備運行 Linux 發行版本等第三方軟件，并且可以在我們新的 Hypervisor 中運行虛擬機。將第三方軟件和 PLC 整合在同一硬件中可以為很多應用帶來優勢，無論是在本地操作系統中，還是在虛擬機中的另一個操作系統中。而 AGV 使用這種架構獲得了獨特的優勢。”

 

　　TwinCAT 3 自動化軟件仍然是 TwinCAT/BSD 應用的端到端開發和運行時平臺。OMR 的工程師們很喜歡在 Visual Studio® 中使用各種語言進行編程，包括 IEC 61131-3 標準編程語言及其面向對象的語言擴展和功能塊以及計算機科學標準語言。“我們的團隊對 TwinCAT 非常滿意，因為他們可以用它創建用戶界面，例如生產線上的功能檢查。這比在 Linux 中使用命令行要直觀得多。”Jones 說道。“此外，還可以將它們與來自所有外圍設備的數據連接起來，提高數據的可見性。”

 

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　　EtherCAT 確保

　　移動機器人行駛安全

 

　　EtherCAT 實時工業以太網通信系統拓撲結構靈活，支持與所有開放式協議通信。OMR 使用 EL6581 DMX 主站端子模塊控制車輛上的安全燈，而 EL6751 CANopen 主站端子模塊則簡化了與第三方導航控制器的通信。這些模塊在外觀上與標準 I/O 卡一樣，采用模塊化設計，結構緊湊。

 

　　安全對于所有自主機器人來說都至關重要，TwinSAFE 技術基于 Fail Safe over EtherCAT（FSoE）國際開放標準確保高度安全性。FSoE 使用“黑色通道”方法，通過標準的 EtherCAT 網絡進行安全數據通信。這樣可以減少布線工作量，同時為數字量和模擬量安全提供必要的冗余。除了標準的安全邏輯之外，TwinCAT 還能夠通過使用 Safety C 實現 TwinSAFE 應用，提高安全性。

 

　　UniMover™ 使用了大量倍福 TwinSAFE 端子模塊，尤其是 EL5001-0090 單通道 SSI 編碼器接口端子模塊，它簡化了速度和位置監控。“在全向驅動方面，我們必須控制兩個驅動電機和兩個轉向電機，因此我們需要知道轉向角位置以及驅動電機本身的實際速度。”Jones 說道，“TwinSAFE 中的增強功能也讓我們未來有更多選擇，能夠制造出更加復雜的移動機器人。”

 

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　　緊湊型控制器助力

　　移動機器人全速前進

 

　　Jones 認為，倍福技術的標準化使得 UniMover™ O 600 的體積更小，操控性更強，因此更加耐用。結構緊湊的 C6017 比 OMR 之前使用的設備控制器占用的空間減少了 56%。C6017 和 EtherCAT 端子模塊不僅節省空間，還能節約時間成本。過去，技術人員不得不將組件分散布置在設備周圍。現在，他們可以提前制作標準的控制套件，并將它們安裝在 UniMover™ 的其中一個外殼內，減少了調試時間。

 

　　自動化新技術領導者的全球銷售網絡簡化了與 OMR 團隊的合作，Schuchart 解釋說道：“UniMover™ 項目就是一個很好的例子，充分說明了我們與客戶之間的國際項目合作能力。我們直接與 OMR 在馬里蘭州和佛羅里達州的工程師、路易斯安那州的全球采購、荷蘭的 Gareth 團隊以及全球行業經理合作，確保所有小組成員之間的溝通順暢。”

 

　

　　荷蘭的 OMR 辦公室：OMR 技術經理 Gareth Jones 博士（右）和倍福荷蘭分公司的銷售工程師 Stefan Dubbeldeman 在 MaxMover™ CB D 2000 自動平衡重式叉車旁

 

　　OMR 計劃通過改用 EJ 系列 EtherCAT I/O 插拔式模塊進一步提高生產效率，這一系列的模塊安裝在專用電路板上，使用的是標準連接器。EJ 模塊比標準 I/O 模塊體積小 50%，節省了傳統離散接線所需的人工時間（大型移動機器人車隊生產節省的時間更多），非常適合用于批量生產。這一解決方案讓工程師可以直接使用成品 I/O，高效、便捷地創建自己的連接器板。

 

　　在 UniMover™ O 600 項目取得成功之后，OMR 繼續為新的車輛管理系統配備倍福的高性能、緊湊型自動化產品，比如 MaxMover™ CB D 2000 自動平衡重式叉車。“MaxMover™ 取代了傳統叉車，但即使在滿載情況下（有效載荷超過 4 噸），它也能像 UniMover™ 一樣在 AGV 或 AMR 模式下運行。”Jones 說道，“UniMover™ 的設計非常具有挑戰性。但我們希望憑借倍福為我們帶來的技術優勢，在更多的標準移動機器人生產線上應用相同的架構。”

 

　　關于德國倍福

　　倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。

　　倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。

　　公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。

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