KSJのオープンアーキテクチャ戦略

Concept EtherCAT driver motion ROS2

◆EtherCAT

・KSJの新規開発事業として、産業用通信EtherCATに着手
 自社製のマスタースタックを開発し、FPGAベースで動作する製品としてリリース

◆サーボドライバ

・EtherCAT通信に最も使われるスレーブデバイスである、サーボモータドライバを自社開発
 小型形状、25usec程度の超高速な制御サイクルを実現

◆ロボティクス

・モーションシステムの活用事例として、ロボティクスへの展開
 1枚基板形状で、ROS2 & EtherCAT の組合せにより、高速に軌道生成し続けるロボット制御を実現

KSJロボテイクス 紹介動画

Key technologies and Demonstration

RB100 EtherCAT ROS motor driver

KSJ Robotics demo


本動画では、KSJのキー技術であるROS、画像処理、EtherCAT、モータドライバを集結し、5軸の多関節ロボットアームの動作をデモ紹介しています。

UZ100基板はメインコントローラであり、UZ100上でROS(Robot Operating System)アプリケーションが、各ロボット関節の動作量を計算します。 各関節の動作量は、各モーターの回転量へと置き換えられます。

EtherCATマスタースタックは、計算されたモーターの回転量をモータードライバーに通知します。 各モータードライバは、100μsecと非常に高速な周期タイミングでEtherCAT通信によるデータを授受し、EtherCAT通信データに基づいたモータ制御を行います。

ここで、UZ100はROSの計算により、目標位置に素早くスムーズに到達するために、現在位置から目標位置までの各関節の動作量を決定しています。 さらには、ロボットハンドに備えられたCMOSカメラにより、画像データを取得し、画像データを使用して目標位置を決定することにより、ティーチングレスなロボット開発プラットフォームを実現しています。
※UZ100は、RB100の旧モデル商品となります


XY linear stage with EtherCAT motor driver and Image processing


本動画のリニアXYステージには、ステージ上部にCMOSカメラが搭載されており、 UZ100基板上で、FPGAベースのリアルタイム画像処理が20 msec以下の時間で実行されています。
フィルタリングやパターンマッチングなどの画像処理が動作していますが、FPGA処理時間に変動はなく、FPGA処理が時間管理できるリアルタイムシステムに有用であると言えます。

リニアXYステージは、2種類のKSJEtherCATモータードライバによって制御されています。KSJモータドライバは、ロータリーモーターとリニアモーターの両方を制御可能です。 また、KSJ EtherCATマスタースタックは、画像処理とともにUZ100基板上で動作しています。

画像処理システムの設計において重要なことは、EtherCAT、ROSなどの他のシステムと "効果的に連携すること" です。
Zynq Ultrascale + MPSoCは、1つのIC内部で複数システムを実現するため、高速な連携に最適です。
当社では、このデモのよう、画像処理やEtherCAT、モーション制御をはじめとする、開発プラットフォームの提供が可能です。
※UZ100はRB100の旧モデル商品となります

Xilinx Kria SoM搭載 統合評価基板 RB100

RB100では、EtherCAT、画像処理、ROSロボット制御、などと多岐に亘る機能の評価が可能です。
RB100上で実現したい機能の評価を行って頂いた後、最適化した基板へとカスタマイズ可能です。
そのため、RB100には、複数のオプション評価パッケージが用意されています。

RB100 Block Diagram


ROS EtherCAT

RB100基板

  • Size: 162 × 112 mm
    * Xilinx Kria SoM (Ultrascale+MPSoC Zynq) 搭載

RB100 EtherCAT motion ROS

◆Hardware interface

RB100 board interface hardware ROS

RB100 board interface hardware ROS

EtherCATユーザーズマニュアル

ユーザーマニュアルを見る