Texas Instruments (TI)
Robotik-Lösungen auf dem Chip-Level
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Schlüsseltechnologien von TI für Industrieroboter
TI bietet die gesamte Palette fortschrittlicher Technik für das Design flexibler Roboter, die in modernen integrierten Fertigungsstätten eingesetzt werden sollen. Vom Sensoreingang bis zur Ausgabe an den Aktor oder Motor und von einzelnen Anlagenteilen bis hin zur Steuerung auf der Fabrik-Ebene und darüber hinaus nehmen sich die Lösungen von TI der gesamten Signalkette sowie der Verarbeitungs- und Stromversorgungs-Aufgaben für Roboter-Anwendungen an. Die Produkte bieten Features wie eine verstärkte Isolation und sind für den Einsatz unter rauen industriellen Umgebungsbedingungen geprüft und qualifiziert. Geschlossen wird der Kreis durch den fundierten Support, den TI für seine IC-Produkte bietet, um das Design zu vereinfachen und die Entwicklung zu beschleunigen.
Unter den zahlreichen Lösungen, die TI für Roboter und andere Industrieanlagen anbietet, sind die folgenden besonders hervorzuheben:
Sitara-Prozessoren. Der Prozessor ist das Herz einer jeden Steuerungseinheit, und die systemoptimierten Sitara-Prozessoren von TI sind für das schnelle und flexible Design in Robotern und anderen Industrieanlagen ausgelegt. Sie beruhen auf ARM-Cortex-A-Cores und eignen sich mit ihrer flexiblen Peripherie, ihrer Connectivity und ihrem einheitlichen Software-Support für ein großes Anwendungsfeld. Das breit gefächerte Portfolio an Single- und Multi-Core-Bausteinen schafft eine Auswahl, die für jede Anwendung eine geeignete Kombination aus Integration, Connectivity und Performance bereithält. Eine vollständig skalierbare Software-Plattform sorgt durch eine einheitliche Software-Erfahrung für eine einfache Entwicklung und Code-Migration zwischen den Sitara-Prozessoren und den DSP-Familien von TI. Pin-kompatible Optionen innerhalb der Prozessorfamilien schaffen obendrein die Voraussetzungen für nahtlose Hardware-Upgrades.
Die Sitara-Prozessoren sind für industrielle Anforderungen in langlebigen Anwendungen mit Produkt-Lebenszyklen von über zehn Jahren konzipiert. Bei der Implementierung spezialisierter Datenhandhabungs-Anwendungen, kundenspezifischer Peripherie-Schnittstellen und schneller Echtzeit-Reaktionen innerhalb von nur 5 ns warten die Prozessoren mit programmierbarer Flexibilität auf. Die Programmable Realtime Unit innerhalb des Industrial Communication Subsystem (PRU-ICSS), das in der Sitara-Prozessorfamilie als Hardware-Block implementiert ist, ersetzt FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) und ASICs (Application-Specific ICs) durch eine Single-Chip-Lösung. Die Entwicklungs-Barrieren werden durch einen einfachen Zugang zu kostenloser Software und Design-Tools sowie einen umfangreichen Bestand an Support aus der Open-Source-Community gesenkt.
Näherungserkennung. Kollaborative Roboter verlangen, damit sie betriebssicher sind, nach ausgefeilter Erkennung in der Nähe befindlicher Objekte und Menschen. Die Expertise von TI im Bereich der Sensortechnik schließt auch Näherungssensoren für Anwendungen ein, in denen die Präsenz eines Zielobjekts detektiert und falls erforderlich seine Distanz gemessen wird. Zu den Techniken, die TI im Bereich der Näherungssensoren unterstützt, gehören die Ultraschall- und Magnettechnik, kapazitive und induktive Verfahren sowie die ToF-Technik (Time of Flight).
3D-ToF / Optische Erfassung. TI-Produkte ermöglichen die ToF-basierte Erfassung, um über die Näherungserkennung hinaus zur Bildverarbeitung der nächsten Generation zu kommen. Die 3D/ToF-Chipsätze von TI bieten hohe Flexibilität zur individuellen Anpassung von Designs für sehende Roboter und andere Anwendungen. An Tools sind ein EVM und ein weitreichend konfigurierbares Camera Development Kit (CDK) erhältlich. Letzteres liefert die 3D-Position eines jeden Pixels für präzise Tiefenkarten, die bei der Anpassung an eine bestimmte Anwendung helfen.
GaN-Stromversorgung. Abgesehen von einem umfangreichen Power-Management-Portfolio mit Schalt- und Linearreglern, geschalteten Controllern und weiteren unterstützenden Power-Management-Bausteinen bietet TI auch Module, Treiber und Controller in GaN-Technik an, die eine herausragende Leistungsdichte für Hochspannungs-Stromversorgungen in industriellen Systemen bieten.
Die GaN-Technik bewirkt eine erhebliche Verringerung der Schaltverluste und ermöglicht damit höhere Schaltgeschwindigkeiten, während die Kühlkörper kleiner gewählt oder ganz weggelassen werden können. Einfach anzuwendende Module ergeben eine Komplettlösung mit optimierten Layout- und Effizienzeigenschaften, verbunden mit einem Minimum an elektromagnetischen Störaussendungen und Rauschen, um die einschlägigen Industriestandards einzuhalten. Der umfassende Support besteht aus EVMs, Entwicklungs-Boards und einem Schnellstart-Toolsatz für ein zügigeres Design. Für die genaue Ansteuerung präziser Antriebe enthält die Referenzdesign-Bibliothek von TI das Referenzdesign „48V 3-Phase Inverter with Shunt-Based In-Line Motor Phase Current Sensing“.
Industrial Ethernet. Das Know-how, über das TI im Bereich der Netzwerkkommunikation verfügt, ermöglicht die Unterstützung einer breiten Palette von Standards. Als Hilfestellung bei der Entwicklung von Systemen mit industriellem Echtzeit-Ethernet gibt es von TI ein Referenzdesign, mit dem Kunden-Applikationen Prozessdaten mit einer Zykluszeit von 4 µs zwischen Master und Geräten austauschen können. Zum Protokoll gehören auch essenzielle Setup-Aufgaben, und zur Produktdifferenzierung kann auf Open-Source-Firmware zurückgegriffen werden.
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- Roboter-Anwendungen in der industriellen Automatisierungstechnik
- Technische Anforderungen an industrielle Robotertechnik
- Schlüsseltechnologien von TI für Industrieroboter
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