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總部位于芬蘭赫爾辛基的ZenRobotics有限公司開發(fā)了一款名叫“ZenRobotics Recycler”的自學(xué)習(xí)機(jī)器人，它可以從垃圾物流中回收有價(jià)值的原料，該款機(jī)器人的開發(fā)實(shí)現(xiàn)了對(duì)回收產(chǎn)業(yè)的徹底變革。系統(tǒng)取代了垃圾分類過程中所需的傳統(tǒng)的手工勞動(dòng)，并能夠收集材料以便回收利用，這在以前被認(rèn)為是很不經(jīng)濟(jì)的。改進(jìn)后的材料分類獲得了額外收益，回收系統(tǒng)現(xiàn)在讓這些分類后的材料可以銷售出更好的價(jià)格。系統(tǒng)通過運(yùn)行有TwinCAT自動(dòng)化軟件平臺(tái)的嵌入式控制器控制。

ZenRobotics回收系統(tǒng)使用自學(xué)習(xí)機(jī)器人高速度、高效率地將可回收材料從垃圾物流中分離出來

ZenRobotics Recycler（ZRR）是一款全自動(dòng)垃圾分類解決方案，采用傳感器數(shù)據(jù)和 “人工智能”。它識(shí)別和回收有價(jià)值的原料，如金屬、木材、石材、硬質(zhì)塑料以及混合結(jié)構(gòu)中使用的紙板和工業(yè)廢料。這款高速直角坐標(biāo)機(jī)器人性能卓越，可以識(shí)別不同形狀和大小的物體，每小時(shí)能夠拾取2000件可回收物品。一個(gè)帶有兩個(gè)ZRR機(jī)器人的系統(tǒng)每小時(shí)可拾取4000件物品，相當(dāng)于兩班制運(yùn)行中每年1.6萬噸的量。

Beckhoff助力以更加動(dòng)態(tài)的方式自動(dòng)化分類過程

主計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)處理傳感器數(shù)據(jù)，識(shí)別輸送帶上的物品，并計(jì)算機(jī)器人定位的目標(biāo)位置。運(yùn)動(dòng)控制由CX2050嵌入式控制器實(shí)現(xiàn)，它也控制所有系統(tǒng)的I/O運(yùn)行。除了其它功能，主計(jì)算機(jī)通過EtherCAT自動(dòng)化協(xié)議（EAP）發(fā)送運(yùn)動(dòng)軸、抓手運(yùn)動(dòng)及輸送帶控制指令。加速度達(dá)到3GS，速度最高達(dá)每秒3米，機(jī)器人的軸運(yùn)動(dòng)具有高度動(dòng)態(tài)性。根據(jù)它們的大小、形狀和原料識(shí)別輸送帶上下來的各種物體只能使用自學(xué)習(xí)機(jī)器人智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗軐?duì)連續(xù)變化迅速做出響應(yīng)并從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。由于機(jī)器人的抓手和物體之間的碰撞仍偶有發(fā)生，控制器必須迅速識(shí)別它們，以防止機(jī)械損傷，避免輸送帶停止運(yùn)行。“TwinCAT在運(yùn)動(dòng)控制方面給我們提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因此我們可以實(shí)時(shí)響應(yīng)。”ZenRobotics公司項(xiàng)目經(jīng)理Juha Koivisto解釋說。

每臺(tái)機(jī)器人通過四臺(tái)集成有TwinSAFE選項(xiàng)卡的AX50004系列伺服驅(qū)動(dòng)器和AM8000伺服電機(jī)控制，所有產(chǎn)品都來自Beckhoff。“利用單電纜技術(shù)，我們能夠降低 50％ 的布線要求。”Juha Koivisto補(bǔ)充說道。基于Web的HMI在一臺(tái)15英寸的Beckhoff多點(diǎn)觸控控制面板CP2915上運(yùn)行。“我們的客戶喜歡優(yōu)雅的面板設(shè)計(jì)和現(xiàn)代化的操作界面。”項(xiàng)目經(jīng)理繼續(xù)說道。

他對(duì)控制平臺(tái)的模塊化性和組件的多樣性也非常滿意：“Beckhoff提供了各種模塊化和可擴(kuò)展的組件，這使得我們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)有更大的靈活性。在一個(gè)編程環(huán)境內(nèi)管理PLC和運(yùn)動(dòng)控制的能力也已成為巨大的優(yōu)點(diǎn)。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以通過EAP非常方便地集成Beckhoff的PLC與其它基于以太網(wǎng)的技術(shù)。”

可升級(jí)的安全解決方案最佳滿足客戶需求

由于TwinSAFE是TwinCAT平臺(tái)一個(gè)不可或缺的組成部分，可以與其它系統(tǒng)組件很輕松地整合在一起，因此，各個(gè)安全對(duì)象可以集成到項(xiàng)目中或從中移除。“這項(xiàng)功能非常有用，例如，如果您想要將未定義數(shù)量的機(jī)器人整合到項(xiàng)目中。”Juha Koivisto解釋道。

設(shè)計(jì)人員可以從各種安全功能，如 SLS（安全限速）或 SLP（安全極限位置）中根據(jù)客戶要求選擇。由于TwinSAFE解決方案具有可擴(kuò)展性，可以為客戶提供最佳匹配其需求的安全解決方案。驅(qū)動(dòng)器中集成的TwinSAFE選項(xiàng)卡具有無需額外布線或驅(qū)動(dòng)固件的優(yōu)點(diǎn)。所有功能和增強(qiáng)都基于軟件，可以很輕松地進(jìn)行更新。

垃圾處理龍門架機(jī)器人的控制拓?fù)浼軜?gòu)

根據(jù)準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高效回收

ZenRobotics Recycler機(jī)器人使用多個(gè)傳感器輸入來識(shí)別垃圾物流中的各種物體和原料。傳感器數(shù)據(jù)的合并可以更準(zhǔn)確地對(duì)垃圾進(jìn)行分析。系統(tǒng)現(xiàn)在可以對(duì)垃圾成分進(jìn)行實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，以及跟蹤垃圾物流的重量和價(jià)值。與其它分類方法不同，機(jī)器人垃圾分類系統(tǒng)能夠高精度處理具體的成分。它甚至可以同時(shí)處理多個(gè)成分，提高了垃圾處理系統(tǒng)的效率。“我們的客戶不斷收到軟件更新，因?yàn)閆enRobotics Recycler一直在學(xué)習(xí)。軟件可以為了提高性能進(jìn)行更新，或者對(duì)新的原料進(jìn)行分類，這將使得它成為一項(xiàng)面向未來的投資，可以提高回收利益。”Juha Koivisto強(qiáng)調(diào)道。

可持續(xù)發(fā)展需要自動(dòng)化

“一致性工程工具、Beckhoff的模塊化、高度可擴(kuò)展的產(chǎn)品系列以及他們?cè)陂_發(fā)階段的技術(shù)支持范圍和質(zhì)量，是我們的自動(dòng)化解決方案能夠獲得成功的重要因素。”Juha Koivisto補(bǔ)充說道。“我們已經(jīng)在期待過渡到TwinCAT 3軟件，這將讓我們能夠?qū)⒉糠指呒?jí)別的C++代碼轉(zhuǎn)移到機(jī)器控制系統(tǒng)中，進(jìn)一步完善系統(tǒng)的實(shí)時(shí)功能。我們也從TwinCAT 3的版本管理功能中看到了極大優(yōu)勢(shì)。”

ZenRobotics公司項(xiàng)目經(jīng)理 Juha Koivisto

摘自《自動(dòng)化博覽》2016年7月刊