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據悉，在工業機器人設計中，通常分為控制系統、機械手(驅動系統)、教學儀器、視覺和傳感器、終端執行器。機器人是一個非常復雜的系統，在機電集成、功能和電氣等方面存在許多設計挑戰。當設計機器人系統構建塊時，我們需要了解這些要求，并選擇合適的設計理念。

對不同控制器的設計進行比較

眾所周知，控制器BDW93C是機器人的he心，包括運動控制器、內部和外部通信系統以及任何潛在的功率水平。這里有更多的潛在功率水平，這意味著機器人需要在電機上施加足夠的力來移動重物。這種力是由電能產生的，并從功率水平向電機提供，影響機器人是高壓系統還是低壓系統。

控制設計有兩個想法：集中式和分散式。大多數機器人電子模塊(驅動電源模塊、伺服驅動模塊、通信模塊)都是由集中控制器設計的，IO在控制器中集成模塊，大多數機器人制造商都會選擇這種設計，并將其整體包裝給下游制造商。

分散式控制器的設計是將集中式控制器中的一些模塊從機器人的終端操作系統中取出，通常取出伺服驅動模塊，這樣終端執行器在選擇電纜時可以支持更多的外觀尺寸和更高的靈活性。分散式控制器設計的麻煩在于伺服驅動相關電子設備的運行環境與集中式系統完全不同，通常需要重新開發一些系統。

安全緊湊的伺服驅動設計

工業4.0引入了伺服驅動的新標準和系統要求。所以，機器人設計者選擇適合當前和未來伺服驅動需求的解決方案是非常重要的。當前機器人伺服驅動功率級模塊設計緊湊、高效、全面。

功能安全標準之一的機器人IEC61800-5-2定義為關閉安全扭矩（STO）系統具有安全功能，以安全停止電機，防止意外啟動。典型的電源電壓，如工業機器人和工業移動機器人，一般為48。V至60VDC饋電功率級對系統硬件尺寸有很強的限制。MCU或者由其他處理器生成PWM，激活脈沖抑制通道，切斷電源驅動器與門驅動器的連接，從外部設備接收STO命令，實現安全功能。

另外，由于涉及到功率開關，所以使用SiC、GaN提高電機的控制性能也是完全可行的，可以進一步提高機器人的功率密度和效率。這個老話題在機器人設計中就不贅述了。

即時通訊延遲低

軸數越多，機器人對網絡傳輸的要求就越高。實時通信接口(如快速串行接口或以太網)需要在所有機器人系統之間實現準確、安全的運動和實時通信。主處理器需要支持多個協議，例如EtherCAT，PROFINET和EtherNet/IP等等，既能節約成本，減少布板空間，減少開發工作量，又能減少外部部件與主機之間通信的相關延遲。

另一方面，PHY在整個運動中，帶寬和延遲也會極大地影響機器人的協調性。盡可能縮短物理設備的延遲，將大大縮短控制器收集和更新連接設備數據所需的時間，大大提高網絡更新時間。如果PHY的帶寬足夠，減少其延遲是一種非常穩定的方法，可以提高多軸系統的同步性。

jing確的傳感設計

從內部電壓、電流、電機速度、溫度傳感到外部扭矩傳感、紅外傳感、3D激光器傳感器、視覺傳感器、IMU等等，覆蓋范圍很廣。

在內部傳感方面，幾乎所有用于機器人的傳感器件都是溫度敏感元件，并設置了熱補償。這一趨勢大大提高了內部傳感應用的穩定性，消除了電機在重載下的加熱和功耗隱患。在外部傳感方面，隨著機器人技術的進步，集成傳感器技術也在進步。當機器人系統部署到變化的環境中時，結合不同的傳感技術可以達到zui佳效果。

小結

隨著各級制造業高度一體化程度的不斷提高，機器人在執行各種任務時變得越來越重要。機器人開發者需要了解機器人設計的發展趨勢，使機器人能夠準確、安全、高效地運行。

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