ATRO: Automation Technology for Robotics – der modulare Industrieroboter-Baukasten
Das neue ATRO-System von Beckhoff ist ein modularer Industrieroboter-Baukasten, mit dem individuell und flexibel optimale Roboterstrukturen für unterschiedliche Applikationen zusammengestellt werden können. Standardisierte Motormodule mit integrierter Antriebsfunktionalität, zusammen mit Linkmodulen in unterschiedlichen Ausführungen und Längen, ermöglichen nahezu grenzenlose Kombinationen der Mechanik. Durch die vollständige Integration der Steuerung in die ganzheitliche Steuerungsplattform TwinCAT steht direkt ein breites Spektrum bewährter Automatisierungsfunktionen zur Verfügung.
Dies erlaubt umfangreiche individuelle Möglichkeiten zur Umsetzung eigener Kinematiken, z. B.:
- 1-Achs-Rundtakttisch mit integrierter Energieführung
- 2-Achs-Nachführungseinheit
- 3-Achs-Delta-Roboter
- 4-Achs-Pick-and-place-Roboter
- 5-Achs-Palettier-Roboter
- 6-Achs serieller Roboter
- 7-Achssystem zur Erhöhung der Reichweite/Gelenkigkeit für schwer zugängliche Umgebungen
- Mehr-Arm-Kinematiken
Vollständige Integration in die Steuerungsplattform
New Automation Technology: Mit dem ATRO-System stellt Beckhoff die Gültigkeit dieses Anspruchs erneut eindrucksvoll unter Beweis. Die Entwicklung modularer Roboter komplettiert nicht nur das eigene Portfolio, sondern setzt über die vollständige Integration in die ganzheitliche Steuerungsplattform einen neuen Meilenstein der Automatisierungstechnik.
Die Leistungsfähigkeit einer Maschine wird durch die direkte Anbindung der Robotiklösung an Motion Control, Safety, Machine Learning, IoT, Analytics, Vision, Cloud Engineering und HMI maximiert, ebenso durch die direkte Kombinierbarkeit mit intelligenten Transportsystemen wie XPlanar und XTS. Der besondere Vorteil ist, dass alle Komponenten vollständig miteinander vernetzt sind. Dadurch entsteht auf der einen Seite eine präzise zeitliche Synchronisierung, d. h. hochdynamische Interaktionen zwischen den Systemen werden auch während des Produkttransports möglich. Auf der anderen Seite ist der gegenseitige Datenzugriff auf natürliche Weise möglich, eine aufwendige Konfiguration entfällt. Der Aufwand für die Inbetriebnahme des Roboters reduziert sich erheblich und ermöglicht erste Bewegungen in nur wenigen Minuten.
Die neue Robotiklösung setzt das ganzheitliche Denken der PC- und EtherCAT-basierten Steuerungsphilosophie konsequent fort.
Modularer Aufbau mit standardisierten Schnittstellen
Das modulare Robotiksystem ATRO markiert einen Wendepunkt in der Entwicklung von Robotern. Die direkte Integration in die Beckhoff Systemlösung ermöglicht es dem Maschinenbau, „produktionsfertige“ Maschinen mit komplett integrierter Robotik und eigener Kinematik anzubieten. Die jeweilige Roboterlösung lässt sich exakt an die Aufgabenstellung anpassen: mit beliebig vielen Achsen und absolut frei skalier-, modifizier- und erweiterbar.
Alle Module verfügen über eine innenliegende Medienführung für Daten, Energie und Fluide (Vakuum und Luft), die über das ATRO-Interface am Endeffektor verfügbar werden. Dadurch können z. B. unterschiedlichste Werkzeuge, wie mechanische, pneumatische oder elektrische Greifer, problemlos integriert werden. Der besondere Vorteil ist, dass alle Mediendurchführungen konstruktiv so gelöst sind, dass die endlose Drehung der Achsen und des Werkzeugs erhalten bleibt.
Die Zukunfts- und Investitionssicherheit der Maschine wird durch die Modularität und Skalierbarkeit der kompletten Lösung sichergestellt. Der Roboter kann flexibel an unterschiedlichen Maschinen eingesetzt und die Applikation einfach an die neue Aufgabe angepasst werden.
Leistungsfähiges Gesamtpaket auf minimaler Stellfläche
Dank der nahtlosen Integration in die Beckhoff Architektur sind ATRO-Roboter direkt mit intelligenten Transportlösungen wie XPlanar und XTS kombinierbar. Das extrem leistungsfähige Gesamtpaket kann nun auf einer kompakten Maschinenkonstruktion konfiguriert werden, wodurch die Stellfläche minimiert wird. Alle Komponenten sind vollständig über EtherCAT synchronisiert. Hochdynamische Pick-and-place-Anwendungen sind kein Problem – wie bei EtherCAT erfolgt die Bewegung „on-the-fly“.
Mit einem XPlanar-System können Kartons unterschiedlicher Größe flexibel und individuell aus einem Lager einer oder mehreren Roboterstationen zugeführt werden. Die Produkte in den Kartons werden vom Vision-System identifiziert und lokalisiert und vom Roboter entnommen. Nach dem Vereinzeln können die Produkte innerhalb eines laufenden Transportstroms auf einer Rollenbahn in Versandkartons sortiert werden. Die Synchronisierung erfolgt z. B. durch das EtherCAT-Box-Modul EP7402 als MDR-Antrieb („motor-driven roller“) für die Rollenbahn.
Die Nutzlast und die Reichweite des Roboters werden durch die Anwendung bestimmt. Der Einsatz einer mehrarmigen Roboterkonfiguration kann den Durchsatz dieser Pick-and-place-Anwendung ebenfalls erhöhen, sodass immer ein Arm zum Greifen eines Produkts zur Verfügung steht. Ein Palettierroboter stapelt die fertigen Kartons am Ende der Linie; dafür können die gleichen Robotermodule genutzt werden, die jetzt jedoch in einer 5-Achs-Konfiguration betrieben werden können.
Wie profitiert Ihr Gesamtsystem?
Mit der Erweiterung der Beckhoff Steuerungsplattform um die Robotik bekommen Maschinenbau und Kunden eine komplette Automatisierungslösung aus einer Hand. Durch die Integration in die Beckhoff Systemarchitektur benötigen Anwender nur noch ein Steuerungssystem für alle Roboter-Applikationen. Die Verknüpfung mit XPlanar und XTS sowie die einfache Integration aller Beckhoff Komponenten in das Robotiksystem erlauben völlig neue Maschinenkonzepte. Die offene Steuerungsarchitektur erhöht die Investitionssicherheit und die EtherCAT-Technologie ermöglicht zudem Wettbewerbsvorteile.
Absolute Freiheit in der Roboter-Konfiguration: Der Beckhoff Robotikbaukasten mit skalierbaren sowie einfach steckbaren Motor- und Linkmodulen ermöglicht individuelle Roboterlösungen, die jederzeit erweiterbar und veränderbar sind. Maschinenbauer können eigene Kinematiken umsetzen; Kunden können ihre Roboterlösung zu jedem Zeitpunkt einfach und schnell veränderten Produktionsbedingungen anpassen. Die angepassten Strukturen werden von der Steuerung eingescannt und die TwinCAT-Robotik-Funktionen erstellen automatisch die entsprechende Steuerungsapplikation – samt digitalem Zwilling.
Die gesamte Elektronik zur Regelung der Achsen ist in den Motormodulen verbaut: ein EtherCAT-basierter Servoumrichter, der Motor mit Bremse und ein hochkompaktes Getriebe. Die Robotersteuerung reduziert sich dadurch auf eine einfache Steuerung oder integriert sich in die bereits vorhandene Maschinensteuerung.
Fluide, Strom und Daten werden in den Beckhoff Robotern innen geführt. Herkömmliche Roboterlösungen führen diese außen und sind dadurch in der Rotation und Nutzung des Arbeitsraumes eingeschränkt. Diese Einschränkung entfällt komplett – jedes Gelenk ist endlos drehbar. Dies ermöglicht maximal kurze Wege für die Applikation, da keine außenliegende Medienführung „abgedreht“ werden muss.
Mit der Erweiterung des Beckhoff Portfolios durch das modulare Plug-and-play-Robotiksystem ATRO bekommen Maschinenbauer und Anwender erstmals die Möglichkeit, komplett integrierte Automatisierungslösungen umzusetzen. Der ganzheitliche Systemgedanke kommt dabei doppelt zum Tragen: zum einen mit optimal abgestimmten Soft- und Hardwarekomponenten aus einer Hand – von der Spannungsversorgung der Maschine bis hin zu den Modulen. Zum anderen mit einer kompletten Integration aller Funktionalitäten auf einer Steuerungsplattform: Robotik, Vision, Safety, Cloud Robotics, Machine Learning.
Die nahtlose Integration der Roboterlösung in die Beckhoff Architektur ermöglicht die direkte Kombination mit intelligenten Transportlösungen wie XPlanar und XTS. Dies erlaubt nicht nur die Konfiguration eines extrem leistungsfähigen Gesamtpakets mit maximiertem Output, sondern auch bisher undenkbare, äußerst kompakte Maschinendesigns mit stark reduziertem Footprint. Alle Komponenten sind dank EtherCAT vollständig synchronisiert. Hochdynamische Pick-and-place-Applikationen sind kein Problem – wie bei EtherCAT erfolgt die Bewegung „on-the-fly“.
Wie gewohnt gilt die offene Steuerungsarchitektur – das ATRO-System kann an alle denkbaren Schnittstellen in der Zellen-/Anlagenkommunikation (PROFINET, EtherNet/IP, OPC UA) oder in die Cloud angebunden werden.
Als Hochleistungsfeldbussystem wird natürlich EtherCAT für die Ansteuerung der Module im Sub-Millisekunden-Takt genutzt. Dies bedeutet auch eine einfache Integration von I/Os, Zustellachsen und/oder dem ATRO-Interface – womit Standardgreifer unterschiedlicher Hersteller über Adapterplatten angebunden werden.
Module und Modulkombinationen
Bei den ATRO-Motormodulen stehen fünf verschiedene Baugrößen in drei Bauformen zur Verfügung:
- L-Motormodule als Gelenke für Roboterkonfigurationen
- I-Motormodule zur Reduktion der Flanschgröße; zusätzliche Achse für erweiterte Beweglichkeit, z. B. 7-Achs-Kinematik
- Basis-Motormodule mit integrierter Funktionalität
Die ATRO-Linkmodule realisieren individuelle Roboterkonfigurationen dank variabler Formen und Längen:
- L-Form
- I-Form
- T-Form
- Y-Form
- S-Form
Eine robuste Befestigung des Roboters ist in allen Orientierungen möglich – auf einer Grundplatte, an der Wand oder an der Decke. Die Anschlussebene an die innenliegende Medienführung kann seitlich oder nach unten rausgeführt erfolgen.
Als Basis für den einfachen und schnellen Einstieg in die ATRO-Technologie stehen drei Starterkits mit allen notwendigen Einzelkomponenten zur Verfügung.
- RK1606-0300 mit bis zu 3 kg Traglast und für 0,6 m Reichweite
- RK1609-0500 mit bis zu 5 kg Traglast und für 0,9 m Reichweite
- RK1613-1000 mit bis zu 10 kg Traglast und für 1,3 m Reichweite
Die zusammengesetzten Motor-, Link- und Basismodule bilden die komplette mechanische Konstruktion des Roboters und erlauben umfangreiche individuelle Möglichkeiten zur Umsetzung eigener ATRO-Kinematiken.
Produkte
XTS | Linearer Produkttransport
Das eXtended Transport System ermöglicht als intelligentes Transportsystem flexible Bewegungsprofile und neuartige Maschinenkonzepte.
XPlanar | Planarmotorantriebssystem
Multi-Mover-2D-Produktbewegung mit bis zu sechs Freiheitsgraden – schwebend, kontaktlos und intelligent!
TwinCAT 3 Kinematic Transformation
Die Integration der Robotersteuerung in die Automatisierungssoftware: Ausführung von SPS, Motion Control und Robotik auf einem Industrie-PC.
Machine Learning – für alle Bereiche der Automatisierung
Beckhoff bietet eine in TwinCAT 3 nahtlos integrierte Lösung für Maschinelles Lernen (ML).