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ATRO: Automation Technology for Robotics – der modulare Industrieroboter-Baukasten

Erleben Sie unsere ATRO-Produktvorstellung von der Automatica 2022 nochmal als Aufzeichnung.
Erleben Sie unsere ATRO-Produktvorstellung von der Automatica 2022 nochmal als Aufzeichnung.

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-SCARA
  • 5-Achs-Palettier-Roboter
  • 6-Achs serieller Roboter
  • 7-Achssystem zur Erhöhung der Reichweite/Gelenkigkeit für schwer zugängliche Umgebungen

ATRO-System von Beckhoff: die komplette Maschine vollständig automatisiert.
ATRO-System von Beckhoff: die komplette Maschine vollständig automatisiert.

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 und Cobots 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.

Innenliegende Medienführung vom Sockel bis zum Endeffektor
Innenliegende Medienführung vom Sockel bis zum Endeffektor

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 Roboter-/Cobot-Lösung 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, Luft und Wasser), 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.

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.

Einfach steckbare Motor- und Linkmodule ermöglichen individuelle Roboterlösungen.
Einfach steckbare Motor- und Linkmodule ermöglichen individuelle Roboterlösungen.

Absolute Freiheit in der Roboter- oder Cobot-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 und Cobots 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.

Optimal abgestimmte Soft- und Hardwarekomponenten aus einer Hand
Optimal abgestimmte Soft- und Hardwarekomponenten aus einer Hand

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 Cobot-fähigen 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 (14, 17, 20, 25, 32) in zwei 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

Form und Länge der ATRO-Linkmodule sind variabel:

  • I-Form
  • L-Form
  • Y-Form

Eine robuste Sockelbefestigung in allen Orientierungen ist möglich – auf einer Grundplatte, an der Wand oder an der Decke. Die Anschlussebene an die innenliegende Medienführung kann seitlich oder nach unten rausgeführt erfolgen.

Die zusammengesetzten Motor-, Link- und Basismodule bilden die komplette mechanische Konstruktion des Roboters und erlauben umfangreiche individuelle Möglichkeiten zur Umsetzung eigener Kinematiken.

Produkte

XTS | Linearer Produkttransport

XTS | Linearer Produkttransport

Das eXtended Transport System ermöglicht als intelligentes Transportsystem flexible Bewegungsprofile und neuartige Maschinenkonzepte.

XPlanar | Planarmotorantriebssystem

XPlanar | Planarmotorantriebssystem

Multi-Mover 2D-Produktbewegung mit bis zu 6 Freiheitsgraden – schwebend, kontaktlos und intelligent!

TwinCAT 3 Kinematic Transformation

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

Machine Learning – für alle Bereiche der Automatisierung

Beckhoff bietet eine in TwinCAT 3 nahtlos integrierte Lösung für Maschinelles Lernen (ML).