GigaDevice наскоро беше домакин на уебсеминар, озаглавен "Сигурна роботика в движение," представяне на посоката на развитие на системите за управление на роботи. Компанията обясни защо EtherCAT – детерминистичен комуникационен протокол в реално време – е станал критичен за синхронизирането на ставите на многоосни роботи.
Сръчната ръка на хуманоиден робот обикновено интегрира 10 до 20 степени на свобода, като всяка степен е подкрепена от двигател, набор от сензори, контролен алгоритъм и комуникационна връзка, която трябва да достави данни в точно точния момент. Основното предизвикателство не е да накарате един двигател да се завърти, а да координирате много двигатели, за да работят в правилното време, позиция и въртящ момент едновременно.
Тук EtherCAT се оказва важен. За разлика от конвенционалния Ethernet, който дава приоритет на пропускателната способност, EtherCAT разрешава детерминирана комуникация в реално време. Използвайки архитектура главен-подчинен, при която данните преминават през възли и всеки възел обработва своята част в движение, EtherCAT постига циклични времена от 20 до 250 микросекунди с трептене под 1 микросекунда – цифри, които са критични за управлението на ставите на роботите.
Разпределените часовници са друга ключова характеристика, която гарантира, че всички оси споделят една и съща референция за време, вместо всяка да вярва, че е завършила движението си по график.
Серията GD32H75E на GigaDevice е насочена директно към приложения за управление на съвместни роботи. Изграден около Cortex-M7 ядро, работещо на до 600MHz с DSP, FPU с двойна точност и MPU, чипът интегрира EtherCAT slave контролер плюс два PHY, намалявайки необходимостта от външни EtherCAT комуникационни компоненти и понижавайки сложността на системната платка.
Чипът също така включва хардуерно ускорение за задачи за контрол на движението, включително тригонометрична математическа единица (TMU), FIR/IIR филтри, високоефективен цифров филтър (HPDF) и изход за разделяне на честотата на енкодер (EDOUT). Функциите за сигурност включват AES, SHA, HMAC, EFUSE, TRNG и защитено зареждане с поддръжка за надграждане на фърмуера – критично, тъй като роботите все повече се свързват към мрежи във фабрики, складове и домове.
По-широката тенденция показва, че хардуерът за управление на роботи се движи към два паралелни пътя: силно интегрирани MCU, комбиниращи управление и EtherCAT функционалност на един матрица, или специализирани EtherCAT контролери, обслужващи по-гъвкави системни архитектури.