Die Nachfrage nach widerstandsfähigen Mehrzweckrobotern mit einfacher Einrichtung steigt in vielen Branchen und Umgebungen. Von klassischen Robotersystemen mit Armen und Motoren, die sich wiederholende Aufgaben ausführen, hat sich die Robotik weiterentwickelt und führt nicht mehr nur einfache Funktionen aus, sondern auch komplexe – neben Menschen und Maschinen, und das in industriellen, kommerziellen und privaten Umgebungen.
Neue Roboter erfordern Sensoren für kontextabhängiges Bewusstsein und intuitive Schnittstellen zur leichten Implementierung. Beispielsweise verwenden einige Anwendungen Gestenerkennung zur Steuerung eines physikalischen Systems. Gleichzeitig gelten strikte Anforderungen, etwa an IoT-Sicherheit, niedrigen Energieverbrauch, Sicherheit und Zuverlässigkeit. Daher müssen auch Sensoren eingesetzt werden, die die Stromstärke, Temperatur und weitere Faktoren erfassen. Nur so kann sichergestellt werden, dass ein Gerät effizient und sicher arbeitet. Schon bald wird durch die Robotik die Anzahl der Motoren und die Flexibilität ihres Einsatzes steigen, und wir werden mehr Roboter haben, die mit Menschen zusammenarbeiten. Wiederum steigt die Anzahl der von Robotern verwendeten Sensoren, je mehr Steuerungssysteme und Einstellungen beim Design berücksichtigt werden müssen.
Machine Learning fördert den nötigen Wandel in der Robotik
Robotersysteme nutzen heute immer mehr unterschiedliche Sensorarten. Daher wird eine andere Art von Software benötigt, die mit all diesen Daten zurecht kommt. Machine Learning wird unerlässlich zur Erstellung intelligenter und effektiver Steuerungssysteme. Dabei wird künstliche Intelligenz auf unstrukturierte Sensoreingänge angewendet, und dies führt zu nützlichen, selbst erlernten Funktionen. Außerdem verändern neuronale Netze Rohdaten in Steuersignale, etwa bei der Fortbewegung, beim Greifen und anderen physikalischen Veränderungen.
Infineon-Lösungen
Zur Erfüllung der zuvor erwähnten Anforderungen an moderne Robotik bietet Infineon vier Produktkategorien. Erstens hat Infineon Sensoren für Radar, Druck, 3D-Bilder und vieles mehr. Sie kommen bei fortschrittlichen Sensoranwendungen zum Einsatz, z. B. in der Gestenerkennung, Navigation und räumlichen Zuordnung. Für Feedback-Informationen von Motoren und Sensoren hat Infineon auch Hall-Verriegelungen, Winkelsensoren und weitere magnetische Sensoren im Angebot. Nach der Erfassung des Eingangs werden die Informationen in Steuersignale verwandelt und an eine Cloud-Datenbank gemeldet. Die Infineon XMC 32-Bit-Mikrocontroller-Familien führen die Berechnungen aus, und die OPTIGATM-Familie sorgt dafür, dass die Daten vor Schnüfflern sicher bleiben. Insbesondere bietet die XMC4000-Familie Peripheriegeräte, die für Industriesteuerung und ‑kommunikation optimiert sind. Schließlich lassen sich die Steuersignale für niederfrequente Anwendungen an Infineon IGBT-Module oder intelligente Leistungsmodule (Intelligent Power Modules, IPM) weiterleiten. Anwendungen mit hoher Stromstärke bzw. hoher Frequenz profitieren von der großen Infineon-Produktpalette an MOSFET-Familien, darunter die intelligente ProFETTM-Familie und der OptimosTM-Familie mit niedrigem RDS (ON).
So unterstützt Infineon Sie dabei, Ihr Robotikdesign zu meistern
Um Ingenieuren das Design der Schaltkreise zu erleichtern, stellt die Infineon-Website viele Blockdiagramme mit Beispielen bereit, wie sich verbreitete Systeme entwerfen lassen. Beispielsweise gibt es Energiemanagement-Diagramme, in denen AC-zu-DC- und DC-zu-DC-Anwendungen zu sehen sind. Andere Diagramme zeigen Linearregler und unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) für sichere Robotik-Anwendungen mit niedrigem Rauschen. Bei der Bewegungssteuerung enthalten Blockdiagramme Aktoren wie bürstenlose DC-Motoren (BLDC) und Servomotoren. Die Designs in den Diagrammen werden von Feedback-Sensoren begleitet, die für intelligente Leistung sorgen. Darüber hinaus finden Sie Sicherheitsblockdiagramme für Verschlüsselungs- und Authentifizierungssysteme. Sie zeigen beispielhaft, wie Sie in Zeiten von immer mehr Konnektivität eine sichere Kommunikation garantieren können.
Neben Informationen zur Implementierung bieten Infineon-Produkte außerdem folgenden Mehrwert:
Geringere Größe: Das große Infineon-Sortiment einzigartiger Leistungslösungen, z. B. MOSFETs und IPMs, unterstützt Sie beim effizienten Umgang mit Hochspannung und hohen Stromstärken bei nur wenig Platzbedarf. So können Steuerkästen kleiner und leichter werden.
Verwaltete Sicherheit: Infineon-Sensoren erkennen und verhindern Klemmsituationen in Umgebungen, in denen Zusammenarbeit mit anderen Komponenten gefragt ist (Drehungs- und Rotorpositionserkennung) sowie in Einzelumgebungen (Radar). Dies hilft Kunden bei der Einhaltung von EN ISO1028 und ISO/TS 15066.
Integration auf höchstem Niveau: Produkte wie die IPMs und intelligenten Schalter (ProFETsTM) senken die Gesamtzahl der Komponenten und bieten gleichzeitig branchenführende Technologie für geringe Schaltverluste und weniger Leitungsverluste, was hocheffiziente Wandlerdesigns ermöglicht.
Nutzung für mehrere Roboter: Das breite Spektrum an IGBTs, Halbbrücken, MOSFETs und vielen weiteren Komponenten lässt sich für alle Roboter-Topologien einsetzen. Ungeachtet der Last eines Roboters und seiner Achsenanzahl eignen sich Infineon-Schaltlösungen für Anwendungen von einfachen einachsigen Robotern bis hin zu komplexen Designs, die mit anderen Komponenten zusammenarbeiten.
Unternehmensschutz: Der Schutz geistigen Eigentums ist in Zeiten des Internet der Dinge eine größere Herausforderung als je zuvor. Wie bereits erwähnt, verhindern die OPTIGATM-Familien unerwartete Ausfälle aufgrund unsicherer Firmwareupdates oder gefälschter Materialien, indem sie eine verschlüsselte und authentifizierte Kommunikation ermöglichen.
Biografie des Urhebers:
Pooja Agrawal konzentriert sich bei Infineon auf Praxisanwendungen von Radar- und Sensortechnologien im 24- und 60-GHz-Bereich. Sie arbeitet seit über einem Jahrzehnt an Algorithmen und Technologien zur digitalen Signalverarbeitung. Ihre vorherige Arbeit in der Bild- und Audioverarbeitung in Echtzeit ist heute in Millionen Endgeräten von Kunden zu finden. Sie hat einen Bachelor in Computerwissenschaft und ist auch am Produktmanagement und Bereichen mit Kundenkontakt beteiligt. Pooja ist unter folgender Adresse zu erreichen: pooja.agrawal@infineon.com.
Diana Pinto verfügt über fast 20 Jahre Erfahrung im Bereich der Leistungselektronik. Den Großteil dieser Zeit hat sie im Anwendungssupport gearbeitet und Kunden mit Echtzeitlösungen für ihre Designs bereitgestellt. Diana hat einen Bachelor’s Degree als Elektroingenieurin von der Universität von Kalifornien, Los Angeles.
