Adept SmartController

Adept SmartController — это семейство промышленных контроллеров управления роботами, разработанное и производившееся американской компанией Adept Technology (впоследствии вошедшей в состав Omron Adept Technologies, Inc.). Контроллеры предназначены для управления широким спектром промышленных манипуляторов, включая SCARA-роботы, дельта-роботы (параллельные кинематики), а также шестиосевые антропоморфные роботы. Отличительной особенностью семейства является интеграция системы управления движением, встроенного контроллера пневматических и электрических концевых эффекторов (схватов), а также поддержка разнообразных промышленных интерфейсов связи.

История

Компания Adept Technology была основана в 1983 году в городе Сан-Хосе, Калифорния, и быстро стала одним из лидеров в области робототехники, особенно в сегменте SCARA-роботов. Первые контроллеры Adept, такие как Adept MV, были основаны на архитектуре VMEbus и использовали процессоры Motorola 68000. В 1990-х годах компания разработала контроллеры серии Adept MC, которые работали под управлением операционной системы VxWorks.

Семейство Adept SmartController было представлено в начале 2000-х годов как эволюционное развитие предыдущих серий. Оно стало платформой для управления роботами нового поколения, такими как Adept Cobra (SCARA) и Adept Quattro (дельта-робот). SmartController отличался от предшественников более компактным корпусом, использованием встроенного компьютера на базе процессоров Intel x86 и операционной системы реального времени VxWorks. В 2015 году компания Adept Technology была приобретена японской корпорацией Omron, после чего продуктовая линейка была переименована в Omron Adept SmartController, а затем частично заменена на контроллеры серии Omron Sysmac NJ/NX, хотя поддержка и поставки оригинальных SmartController продолжались ещё несколько лет.

Архитектура и аппаратное обеспечение

Adept SmartController представляет собой автономный промышленный компьютер, выполненный в металлическом корпусе для установки в шкаф управления. Внутри контроллера размещены:

• Центральный процессор (CPU) — как правило, на базе архитектуры x86 (например, Intel Celeron или Pentium M), обеспечивающий вычисления траекторий, обработку программного кода и управление периферией.
• Память — оперативная память (DRAM) и энергонезависимая флэш-память для хранения операционной системы, программного обеспечения и пользовательских программ.
• Управление сервоприводами — контроллер использует цифровые сервоусилители (SERCOS или аналоговые интерфейсы) для управления двигателями робота. В более поздних версиях (SmartController CX) применялся интерфейс SERCOS III (Ethernet-based).
• Порты ввода/вывода (I/O) — дискретные и аналоговые входы/выходы, а также специализированные порты для управления пневматическими клапанами и электромагнитами.

Модификации

В рамках семейства существовало несколько основных модификаций:

• Adept SmartController (базовая модель) — стандартный контроллер для управления одним роботом.
• Adept SmartController CX — расширенная версия с поддержкой SERCOS III, увеличенным количеством портов и возможностью управления более сложными кинематическими схемами.
• Adept SmartController EX — версия с дополнительными слотами расширения для установки плат промышленного Ethernet, DeviceNet, Profibus и других сетей.
• Adept SmartController Micro — компактная версия для управления небольшими роботами (например, Adept Hornet) с ограниченным набором интерфейсов.

Программное обеспечение

Управление контроллером осуществляется через фирменную операционную систему реального времени VxWorks (разработка Wind River Systems). Над ней работает среда исполнения Adept SmartServo, которая отвечает за планирование траекторий, интерполяцию движений и обработку сигналов обратной связи.

Для программирования роботов используется язык Adept V+ (производный от языка VAL, разработанного компанией Unimation). V+ представляет собой интерпретируемый язык высокого уровня, специально адаптированный для задач робототехники. Он включает команды для:

• перемещения манипулятора (MOVE, MOVES, APPROACH, DEPART);
• управления концевым эффектором (GRASP, RELEASE);
• синхронизации с внешними устройствами (SIGNAL, WAIT, REACT);
• обработки ошибок и прерываний.

Программы пишутся и отлаживаются на персональном компьютере с помощью среды разработки Adept Desktop (позднее — Adept ACE), которая подключается к контроллеру через Ethernet. После отладки программа загружается в энергонезависимую память контроллера.

Применение

Adept SmartController нашёл широкое применение в различных отраслях промышленности, где требуется высокая скорость и точность позиционирования:

• Сборка электроники — установка компонентов на печатные платы, пайка, склеивание.
• Упаковка и сортировка — дельта-роботы (Adept Quattro, Adept Hornet) на базе SmartController используются для высокоскоростной сортировки и упаковки продуктов питания, фармацевтических препаратов и косметики.
• Автомобильная промышленность — установка деталей, нанесение герметиков, контроль качества.
• Медицина и лабораторная автоматизация — операции с пробирками, пипетирование, сборка медицинских устройств.

Сравнение с конкурентами

На момент выпуска Adept SmartController конкурировал с контроллерами таких производителей, как:

• ABB (IRC5) — отличался более мощной системой планирования движений, но был сложнее в настройке.
• KUKA (KR C4) — предлагал открытую архитектуру на базе Windows, но требовал больше вычислительных ресурсов.
• FANUC (R-30iB) — был известен своей надёжностью и простотой обслуживания, но имел более закрытую экосистему.

Преимуществом Adept SmartController являлась его интеграция с высокоскоростными дельта-роботами и SCARA-роботами, а также наличие развитой библиотеки готовых программных модулей для типовых операций (например, pick-and-place). Недостатком считалась относительно высокая стоимость и зависимость от проприетарного языка V+, который требовал специального обучения персонала.

Интересные факты

• Контроллеры Adept SmartController использовались в некоторых моделях роботов-манипуляторов, предназначенных для работы в чистых помещениях (класс ISO 5 и выше), благодаря герметичному корпусу и отсутствию вентиляторов в некоторых версиях.
• В 2010-х годах компания Adept выпустила версию контроллера с поддержкой технологии SafeMove, которая позволяла ограничивать рабочее пространство робота программными средствами без использования физических ограждений.
• После приобретения Omron, контроллеры SmartController были интегрированы в экосистему Omron Sysmac, что позволило использовать их в составе автоматизированных линий с контроллерами NJ/NX и сервоприводами G5/G6.

Источники

• Adept Technology, Inc. — Adept SmartController User's Guide. Adept Technology, 2005.
• Omron Corporation. — Omron Adept SmartController CX Product Manual. Omron Robotics and Safety Technologies, 2016.
• Nof, S. Y. (ed.). — Springer Handbook of Automation. Springer, 2009. — Глава 15: Industrial Robot Controllers.
• Craig, J. J. — Introduction to Robotics: Mechanics and Control. 4th ed., Pearson, 2017. — Раздел 10.3: Robot Control Systems.
• Документация на русском языке: Omron Adept SmartController. Руководство по эксплуатации. ООО «Омрон Электроникс», 2018.