摘要：試想這樣一個世界：經濟實惠且可持續(xù)的住宅不再是遙不可及的夢想，而是觸手可及的現(xiàn)實。而實現(xiàn)這一愿景 卻面臨著兩大障礙：其一是建筑成本飛漲，其二是熟練勞動力的嚴重短缺。加拿大初創(chuàng)企業(yè) Promise Robotics 應運而生，正如他們所說，他們正在重塑預制：借助倍福先進的自動化技術與人工智能（AI）控制的機器人解 決方案，實現(xiàn)高效預制，現(xiàn)場組裝效率最高可提升 70%。

總部位于阿爾伯塔省埃德蒙頓的Promise Robotics公司正在為建筑業(yè)帶來最智能、最靈活、最緊湊的工業(yè)機器人系統(tǒng)。該工業(yè)解決方案由基于云的專有軟件平臺提供支持，該平臺管理從規(guī)劃到工廠車間運營、調度和物流的整個生產生命周期。該平臺引入了住宅建筑工廠即服務的創(chuàng)新理念，與傳統(tǒng)方法相比，住宅建筑商有望將房屋的現(xiàn)場裝配時間大幅縮短70%。例如，一棟單戶住宅可以在大約五個小時內裝配完，一棟 64個單元的三層公寓樓可以在兩周內裝配完。
“自動化在建筑行業(yè)尚未普及，該行業(yè)仍屬于勞動密集型產業(yè)。”Promise Robotics公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Ramtin Attar表示，“我們的目標是構建基礎技術，即一套具有可觀投資回報、且無市場應用壁壘的自動化系統(tǒng)?！?/span>

1 住宅建筑機器人帶來的技術挑戰(zhàn)
開發(fā) Promise Robotics 創(chuàng)新建筑系統(tǒng)帶來了獨特的技術挑戰(zhàn)。主要的障礙是需要一個強大、高性能的控制系統(tǒng)。具體來說，實時處理對于精確的機器人運動和反饋控制至關重要。
“我們學到的重要經驗之一是如何使用感知技術處理生產過程中可能發(fā)生的材料變化。”Promise Robotics軟件總監(jiān)Farid Mobasser解釋道，“必須向機器人提供反饋，并適應可能破壞流程的獨特場景。這是一個持續(xù)優(yōu)化的學習曲線— 我們通過測試和構建不同的結構、形狀并處理意外情況來提升我們的系統(tǒng)性能?！?br>另一個關鍵挑戰(zhàn)是確保系統(tǒng)設計的緊湊性和集成度。在空間有限的動態(tài)施工環(huán)境中，最大限度地減少布線及復雜性對實現(xiàn)快速部署至關重要。

2 基于 EtherCAT 和 PC 的控制技術助力奠定堅實的自動化基礎
為了應對這些挑戰(zhàn)，Promise Robotics采用了倍福的多款核心產品，包括TwinCAT 3自動化軟件、用于實現(xiàn)控制器間數據傳輸的EtherCAT系統(tǒng)、驅動器和I/O組件。TwinCAT為所有自動化功能提供了一個端到端的開發(fā)和Runtime平臺，從設備控制邏輯、運動控制到安全功能和HMI。 TwinCAT開發(fā)環(huán)境使Promise公司的工程師能夠利用各種編程語言，包括結構化文本、梯形邏輯和C++來快速構建穩(wěn)健的應用程序。
EtherCAT 能以最小的延遲處理實時通信，這是精確控制機器人的關鍵要求。該高性能現(xiàn)場總線無縫集成運動控制、安全功能及其它設備組件，確保實現(xiàn)高數據傳輸速率，使復雜的建造系統(tǒng)在動態(tài)環(huán)境中平穩(wěn)運行。
“EtherCAT 的靈活性和可擴展性是我們技術選型時的

關鍵決策要素。它是目前速度最快的工業(yè)以太網通信協(xié)議，配合倍福提供的完整硬件產品，從CX2043嵌入式控制器到各類I/O組件，乃至包含電機、驅動器、電纜在內的全套驅動產品，構成了完整的解決方案?！盤romise Robotics硬件總監(jiān)Darren Brix指出，“這套交鑰匙解決方案顯著優(yōu)化了工藝流程和系統(tǒng)設計。EtherCAT能夠簡單高效地構建出高度協(xié)調、標準統(tǒng)一的工業(yè)級解決方案?！?br>倍福CX2043嵌入式控制器搭載主頻為3.35 GHz的四核AMD Ryzen?處理器，是控制系統(tǒng)的核心，可以無縫集成所有倍福I/O組件。它可與TwinCAT自動化軟件配合使用，成為高性能PLC和運動控制系統(tǒng)，同時支持32位和64位模式，提供高精度、確定性控制所需的短周期時間，以應對這一高動態(tài)環(huán)境中的挑戰(zhàn)。CP3924多點觸控控制面板采用CP-Link 4單電纜技術與工業(yè)PC連接，作為操作人員控制機器人系統(tǒng)的主界面。

3 分布式驅動系統(tǒng)實現(xiàn)高動態(tài)運動控制
倍福的AMI8122驅控一體伺服電機用于實現(xiàn)對機械臂和執(zhí)行器的精準控制，它將伺服電機、輸出段和現(xiàn)場總線接口結合于一體，外觀小巧，節(jié)省安裝空間。Promise Robotics利用這款驅控一體伺服電機，構建了一個與庫卡機器人配對的定制末端執(zhí)行器，以滿足不同結構、形狀和尺寸建筑構件的高精度定位需求。作為倍福分布式驅動解決方案的核心組件，AMI8122將驅動技術從控制柜中“解放”出來，直接部署在設備上。這種設計顯著縮小了控制柜體積，減少了設備整體占地面積并縮短了電纜長度，使其成為動態(tài)建筑環(huán)境的理想選擇。
高速EtherCAT通信協(xié)議與TwinCAT 3 Drive Manager 2進一步簡化了實際施工場景中的系統(tǒng)實施和調試流程。由于安全至關重要，TwinSAFE端子模塊EL6900為所有設備的安全運行提供保障。這款系統(tǒng)系統(tǒng)集成的EtherCAT端子模塊搭載TwinSAFE邏輯，能夠處理基于布爾值的安全應用：通過功能塊處理安全輸入信號并生成安全輸出信號。此外，它支持連接多達128個安全設備，并具備備份和恢復功能，以便快速更換控制器，從而全面提升解決方案的可靠性與安全性。
4 未來藍圖
通過將倍福自動化技術確立為標準化控制系統(tǒng)，并依托靈活、開放的EtherCAT現(xiàn)場總線系統(tǒng)，Promise Robotics顯著加快了研發(fā)周期并縮短了調試時間。這種標準化簡化了維護工作，確保所有設備的一致運行，并允許無縫集成新的創(chuàng)新技術，從而減少停機時間并提升生產效率。
“目前，我們專注于木質框架結構，這約占美國和加拿大住宅建筑的80%。但從根本上講，我們正在構建一個面向機器人裝配任務的超大規(guī)模 AI 知識庫，其最終目標是實現(xiàn)建筑裝配全領域的智能化升級?！盧amtin Attar在闡述行業(yè)變革所面臨的挑戰(zhàn)時說道，“自動化技術未能在這個規(guī)模達數萬億美元的產業(yè)中普及有其深層原因：雖然已經有一些成功的定制案例，但可擴展性和快速部署能力一直相當有限。我們的目標是在非定制工廠中非?？焖俚夭渴疬@些系統(tǒng)，在那里客戶可以接管倉庫，開燈，并開始實現(xiàn)投資回報。”