就全世界而言，機器人的創(chuàng)新從未有停歇，全球的機器人研發(fā)競爭正愈演愈烈。

運動控制技術一直是機器人研究的熱門，通過研發(fā)和設計新型運動控制設備，實現(xiàn)高效的產(chǎn)品集成應用，在國外長期以來被認為是能帶去更強性能水平的關鍵。

今年在慕尼黑自動化展上，Synapticon公司帶來了獨具特色的“集成式運動控制”研發(fā)成果——“SOMANET Circulo”系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品被外媒贊譽為有望成為全世界范圍內(nèi)下一個具有革命性的產(chǎn)品系列。

Synapticon希望“集成式運動控制”新產(chǎn)品能夠更好為協(xié)作機器人和移動機器人這兩個領域服務，同時賦能自動化技術的智能創(chuàng)新。

為什么“SOMANET Circulo”系列產(chǎn)品會受到如此多工業(yè)媒體的贊譽，機器人大講堂與Synapticon公司相關負責人展開詳細溝通，揭開了該產(chǎn)品部分技術秘訣。

▍集成式運動控制如何帶來全新變革？

整體來看，Synapticon的產(chǎn)品集成設計優(yōu)勢在“SOMANET Circulo”（以下簡稱Circulo）系列體現(xiàn)的淋漓盡致，這一系列向集成運動控制邁出了關鍵性的一步。

如今的Circulo系列產(chǎn)品具備幾大重要特性：超緊湊、多功能、高效率、流程簡單易用，經(jīng)過EMC認證?且具有眾多保護電路，這些性能對于機器人等許多機電一體化產(chǎn)品來說無疑意味著巨大的優(yōu)勢。

Circulo系列也可以視為是SOMANET伺服驅(qū)動器的創(chuàng)新延伸。詳細而言，在Synapticon經(jīng)典產(chǎn)品的高功率輸出和運動控制性能基礎上，同時提供了復雜的機械集成解決方案：環(huán)形外形及大中空孔設計下集成了雙路高分辨率編碼器、散熱和布線優(yōu)化、可選的集成抱閘、經(jīng)過TüV認證的安全功能（即標準配置SIL3 PLe上的STO和SBC）以及具有許多安全運動功能的可選Fail Safe over EtherCAT(FSoE)。

我們請教了相關技術工程師，了解到這種“集成式運動控制”新產(chǎn)品Circulo系列是基于模型預測自適應矢量控制技術（下文簡稱MPDFOC），從而實現(xiàn)了超緊湊集成，使其在狹小的空間內(nèi)能將產(chǎn)品性能提高30%到90%，同時機械運轉(zhuǎn)時無需額外的冷卻。

德國Synapticon公司的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Nikolai Ensslen認可了這種猜想并補充道：“基于我們的MPDFOC算法，我們可以使用與運動系統(tǒng)自適應的復雜模型來直接控制開關過程中的目標指令，而無需過多迭代控制循環(huán)，這節(jié)省了大量能源。”

由于Circulo系列產(chǎn)品提供了一種自動整定功能，使用戶能夠更輕松地針對一體化關節(jié)運動性能或表現(xiàn)實現(xiàn)優(yōu)化，這種基于對傳感器數(shù)據(jù)的復雜運算處理，能實現(xiàn)對機械干擾以及電磁干擾的補償。但Ensslen認為，這個產(chǎn)品中的技術雖然有點類似人工智能，卻又并非機器學習，可以說這是一種基于統(tǒng)計方法的復雜技術。目前Synapticon也正在研究用于多軸系統(tǒng)自主優(yōu)化的強化學習方法，以實現(xiàn)下一代技術的創(chuàng)新。

▍快速應用，降本增效已經(jīng)開始

機器人大講堂了解到，這種集成式運動控制概念從2016年起就開始有廠商使用，但范圍一直不大，在2021年這個行業(yè)才迎來發(fā)展的轉(zhuǎn)折點。以Synapticon為代表的企業(yè)在2020年首次能夠在工業(yè)驅(qū)動技術領域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)，國外市場也給出了非常好的反饋，從去年開始其銷售額呈現(xiàn)指數(shù)級提升。

在激烈的市場競爭中，通過使用這種可靠而強大的驅(qū)動設備而展現(xiàn)出的優(yōu)勢無疑非常明顯。由于廠商的研發(fā)周期問題，許多企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)非常緩慢，一旦機器人廠商的一款產(chǎn)品能比市場上所有其他解決方案更緊湊，終端用戶操作更簡單，也更具成本效益，無疑會快速獲得市場競爭優(yōu)勢。

Ensslen透露，今年年初，Synapticon的訂單累計已經(jīng)相當于去年的三倍，證明了市場對于這種高性能一體化關節(jié)技術的強烈需求。

那么相對于傳統(tǒng)一體化關節(jié)，Circulo系列產(chǎn)品具體有哪些優(yōu)勢？

Synapticon的市場營銷副總裁Michael Mayer-Rosa舉了一個簡單的例子形容兩者的直接差異：“與傳統(tǒng)技術相比，例如AGV制造商在使用Circulo時，為其車輛中的有效載荷騰出了更多空間。”

目前，Synapticon的產(chǎn)品受到了AGV領域企業(yè)的認可和歡迎，當AGV的設計和系統(tǒng)架構(gòu)通過基于Circulo的輪轂電機實現(xiàn)時，由于這些電機非常緊湊，Circulo系列還可用于在系統(tǒng)控制級別的編碼器和一些安全元件，甚至可以集成抱閘，這種整合讓AGV的空間變得更加整潔高效。

這意味著與傳統(tǒng)技術相比，AGV制造商發(fā)現(xiàn)其車輛中的有效載荷大幅提升，但同時系統(tǒng)復雜性大幅降低，從而進一步降低由于組件較多而導致的誤差。

▍從市場到研發(fā)，策略全面升級

當然，一款好的產(chǎn)品也并非很快得到市場認可，市場策略非常重要。

此前因為產(chǎn)品采購到應用的特殊性，許多時候新產(chǎn)品進入到企業(yè)終端產(chǎn)品的流程一般非常漫長，Synapticon等公司需要一段時間開發(fā)出新驅(qū)動產(chǎn)品，然后客戶需要時間來嘗試用這種新驅(qū)動設計它們的終端產(chǎn)品，并且再過一段時間產(chǎn)品穩(wěn)定后才開始批量生產(chǎn)，這導致產(chǎn)品的應用面增長并不快。

如今Synapticon公司在從研發(fā)到市場的戰(zhàn)略上已經(jīng)實現(xiàn)了改變，“我們在客戶現(xiàn)場加速開發(fā)，陪伴用戶完成整個機器人設計，實現(xiàn)了從客戶批量生產(chǎn)開始到銷售流程上的對接和打通?！盓nsslen對記者解釋道。

從2017年起，Synapticon公司就改變戰(zhàn)略，參與到最終產(chǎn)品的開發(fā)，包括為客戶從頭開始開發(fā)了一個完整的機械臂，并協(xié)助客戶快速進入小批量生產(chǎn)。這使得Synapticon公司的研發(fā)人員非常了解機器人開發(fā)過程中可能遇到的各種問題，也讓Synapticon公司的產(chǎn)品不僅比市場上所有其他解決方案更緊湊，也使終端用戶的操作更簡單，還更具成本效益。

這種更貼近用戶，從產(chǎn)品設計到研發(fā)制作的流程，能更全面的滿足客戶真正的需求：簡化布線、減少機柜、提高靈活性、降低成本。在市場上也幫助Synapticon開發(fā)更多潛在客戶，讓越來越多的廠商選擇從“自研驅(qū)動器”切換到“從外部采購”，從而減少內(nèi)部自主開發(fā)帶來的機器人研發(fā)重心偏移以及不必要的生產(chǎn)風險，能更加專注于打造核心競爭力。

▍不斷地技術革新

對于一家專注產(chǎn)品的企業(yè)而言，長期項目積累的經(jīng)驗至關重要，這種經(jīng)驗賦予了企業(yè)更多解決問題的能力。

在傳感器和抱閘領域，由于Synapticon從公司成立之初一直積累著經(jīng)驗，無電池多圈高分辨率的Synapticon編碼器已經(jīng)過五年多的持續(xù)打磨，Circulo的可選抱閘也歷經(jīng)超六年的持續(xù)迭代優(yōu)化，因此Synapticon如今的產(chǎn)品體現(xiàn)出非常不錯的產(chǎn)品競爭力。

散熱性能一直是運動控制系統(tǒng)關鍵的問題。在此之前，傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動器雖然大幅減少了體積，提高了單位體積下的輸出功率，但這種過于密集的排布使得散熱成為嚴重問題。

由于散熱限制，長時間運轉(zhuǎn)就會造成性能降低，因此如果用于超大的機械部件，停機散熱的時間成本通常高于分體式驅(qū)動系統(tǒng)，這使得傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動器相對而言并不是很具有吸引力。

除此之外，得益于Synapticon在高性能伺服驅(qū)動器領域的核心競爭力以及經(jīng)驗的積累，從而實現(xiàn)了Circulo系列產(chǎn)品在集成式運動控制概念的成功。

Synapticon的Circulo系列無疑正在嘗試通過更好的方式重新定義這部分市場，有望帶來機械工程和機器人技術運動控制的革命。

目前，基于Circulo的一體化關節(jié)已經(jīng)受到機床等行業(yè)客戶的歡迎，由于這些產(chǎn)品的使用更加靈活，企業(yè)將其用在例如在包裝機和灌裝系統(tǒng)中，這已經(jīng)改變了傳統(tǒng)集成式伺服驅(qū)動器難以應用在大型機械設備中的窘境。

前段時間UR公司公布了大負載的協(xié)作機器人，對于這部分市場，Synapticon更是一直保持非常高的期待?！盀榱四芘c人進行安全互動的設計，到目前為止，協(xié)作機器人不如傳統(tǒng)工業(yè)機器人那么精確和強大，整體性能水平偏低，但在高有效載荷和高安全標準的均衡下，協(xié)作機器人也開始在朝著傳統(tǒng)機器人的路線延伸。在這類機器人開發(fā)中，高力矩的Circulo系列產(chǎn)品完全滿足了他們的要求?！盓nsslen說道。

▍真正的革命才剛剛到來

借助能提供高功率密度和高功率輸出的伺服驅(qū)動器，Synapticon的分銷合作伙伴成功遍布全球，深受自動化和機器人領域知名品牌以及創(chuàng)新者的信賴。

但全世界的高性能伺服運動控制創(chuàng)新從未停止，Synapticon因此也一直在嘗試一種更為高效的方式。“我們一直希望通過設計一類新的運動控制設備，以徹底改變機器人、自動化和工程機械技術，”在接受記者采訪時，Ensslen談到持續(xù)創(chuàng)新的初衷。

“我們正將集成式伺服運動控制引入傳統(tǒng)運動控制市場，從而徹底改變機械工程中的運動控制方式?！盢ikolai Ensslen說道。如今，不同于純伺服驅(qū)動器，Circulo系列集成式伺服驅(qū)動器在此基礎上更進一步賦予了運動控制更多內(nèi)涵。

據(jù)了解，Synapticon的Circulo系列產(chǎn)品于2019年底開發(fā)完成，如今已經(jīng)量產(chǎn)，而Synapticon將很快推出集成式伺服驅(qū)動器的另一個產(chǎn)品類別，該產(chǎn)品類似于Circulo系列的概念，但在功率密度，散熱和裝配工作方面再進一步，從而創(chuàng)造了無限的可能性。

這個決定性的改進到底是什么？記者繼續(xù)詢問了Synapticon首席執(zhí)行官Nikolai Ensslen，他透露，新系列除了使用Synapticon獨具專利的MPDFOC算法之外，還具有創(chuàng)新、高效的架構(gòu)和特殊的散熱集成方法，以及先進的功率放大器組件。

據(jù)悉，通過MPDFOC算法，企業(yè)可以大幅降低開關頻率，降低開關損耗，同時保持高控制頻率，從而提高動態(tài)響應能力和操作精度。

或許這時候，新的變革又將開啟。