国产高性能MCU开发的全新EtherCAT伺服电机控制器方案合集!

发布时间:2025-06-26 阅读量:1734 来源: 我爱方案网 作者: bebop

随着国产工业机器人从核心部件进口转向全面自主化,六轴机械臂在高端领域正加速替代国际品牌。2024年全球工业机器人市场规模达340亿美元(年复合增长率9.9%),而中国以51%的全球装机量成为最大市场。


如今的机器人电机控制系统中经常用到的是分散式架构,通过将多个单轴电机驱动集成到机器人的每个关节中,并通过 EtherCAT 等实时通信接口进行连接和同步。通常每个驱动控制一个轴,并在本地处理某些安全功能。因此,每个 MCU 都需要实时控制和通信功能、单轴电机控制外设、三到六个 PWM 通道、片上逐次逼近寄存器模数转换器或 Δ-Σ 调制器输入。
在上述应用中,位置传感器通常靠近 MCU ,因此这些 MCU 需要一个数字或模拟接口来读取位置传感器的数据。虽然这种架构需要更多的 MCU,但由于电源总线和通信接口之间的布线需求较少,因此可以大幅降低系统级成本。现代实时 MCU不仅集成了所有必要的外设,还集成了安全外设,从而为分散式架构中的集成轴提供单芯片或双芯片解决方案,并以较小的尺寸实现高性能。

在此背景下,快报分析师推荐基于极海和先楫高性能MCU开发的伺服电机驱动器方案,方案采用低成本的EtherCAT工业以太网现场总线实时通讯技术,实现多轴伺服控制器高精度同步协同作业,可为工业自动化生产的焊接、码垛、喷涂等精细化现场作业提供高效可靠的技术保障。

扫码可申请免费样片以及获取产品技术规格书

极海G32R501工业六轴机械臂参考方案

图片

本方案采用6个搭载极海G32R501实时控制MCU的EtherCAT总线型高压伺服控制器,实现六轴机械臂的关节控制和位置反馈。

极海G32R501凭借灵敏感知、高效运算、精准控制等特性,为6个关节伺服控制器构筑"最强大脑",其微秒级响应速度与运动控制算法,保证高压伺服控制系统的稳态速度波动可以达到0.1%以内、主中断执行时间15.8μs左右,电流环执行时间0.76μs左右,保证机械臂在高速运动、重载作业及复杂轨迹规划中保持高度平顺性与定位精度。

图片

· 外围辅助控制采用2路气阀控制,分别实现夹爪和吸盘的气动控制

· 2路气阀控制,分别实现物料推送控制和定位控制

· 2路输出I/O,实现蜂鸣器和工作指示灯的控制

· 1路输入I/O,实现物料到位的检测

· 3 路输入I/O,进行急停开关信号的检测

极海G32R501工业六轴机械臂参考方案中,控制器和伺服驱动器及远程IO板之间采用EtherCAT通讯,控制器作为EtherCAT主站,6个伺服控制器和1个远程IO板作为EtherCAT从站,通讯周期为1ms,同步精度小于1μs。

图片

技术参数

轴数

6轴

通讯

速度

100Mbps

通讯

周期

1ms

同步

精度

<1μs

额定

负载

1.5kg

最大

负载

3kg

重复定位精度

±0.02mm

运动半径

600mm

运动范围和速度

轴1

±160°

247.5°/s

轴2

-110°~+55°

231.8°/s

轴3

-36°~+140°

297°/s

轴4

±112°

300°/s

轴5

±120°

600°/s

轴6

360°

600°/s

先楫HPM6E00总线型伺服驱动器整机方案
图片
图片

先楫HPM6E00总线型伺服驱动器支持单相AC~90V- AC~253V 电源供电,配合100W~750W 高响应伺服电机(电机搭配17位绝对值编码器),实现全闭环功能,电机运行安静平稳。该方案支持适配电机、支持EtherCAT总线控制,支持DI输入和DO输出,具备过流、过压、过载等保护。该方案应用于电子制造、锂电、机械手、包装、机床等行业的自动化设备,以其高性能实现快速精确的位置控制、速度控制和转矩控制,提高系统的响应速度和生产效率。

方案特点

  • 采用先楫半导体国产高性能MCU HPM6E80
- 主频600MHz,双核,性能超过 3390 CoreMark 和 1710 DMIPS
- 支持TSN、千兆工业以太网,支持Beckoff(德国倍福)授权的EtherCAT
- 硬件电流环,Σ∆ 数字滤波,各种编码器接口,包括旋变解码、多摩川、BISS等
- 4个2MSPS,16位高精度 ADC
- 32路100ps高精度PWM信号
  • 支持COE、FOE+OTA等功能
  • 完全开源的软件,包含CiA402、三环控制的源码
  • 配套商用和开源主站:基于HPM6800
  • 支持多种模式:CSP\CSV\CST\PP\PV\HM
  • 完整的位置、速度、力矩三环控制
  • 量产级的参考方案,能帮助客户快速进行产品设计和交付
  • 支持第三方付费定制开发

扫码可申请免费样片以及获取产品技术规格书


相关资讯
RK3576 AI边缘计算盒:破解云端传输延迟与网络波动难题!

在人工智能与边缘计算技术加速融合的趋势下,本地智能正成为驱动产业变革的重要力量。瑞芯微RK3576边缘计算盒凭借高计算性能、低功耗设计和灵活的可扩展性,结合其先进的硬件架构与广泛的应用适配能力,为工业视觉检测、工程机械智能化以及智慧城市建设等多个领域的转型升级提供了坚实的技术支撑。

边缘计算方案赋能工业缺陷检测:6~21T高算力实战方案可选!

瑞芯微RK3588边缘计算盒子,主频高达2.4GHz,适用于边缘计算,广告机,miniPC整机,工控一体机,零售机和快递柜。

基于GD32与APM32的变频方案:集成算法,转矩响应小于10ms!

国产MCU通过异构计算架构与高度集成的电力电子外设,为变频控制提供了全新的硬件平台

国产3kW大功率数字电源方案上市,源代码&原理图开源可交付!

该电源方案在紧凑的体积内实现 3000W 的强劲功率输出,功率密度大幅提升,有效节省数据中心宝贵的空间资源, 满足高密度计算场景需求。

方案上新 | 最大工作电流3200A!提升18%响应精度的光伏储能专用并离网无缝切换开关方案

近些年来,随着光伏组件与储能技术的不断成熟和成本下降,光伏储能系统正通过高效存储与智能调度太阳能电力,以提升能源自给率与供电可靠性,并有效平抑间歇性发电对电网的冲击,从而实现清洁能源的稳定利用与供需平衡优化。