极海G32R501工业六轴机械臂参考方案释放工业4.0产业价值

在全球工业 4.0 浪潮下，六轴机械臂凭借高精度、高灵活性、高适应性与高实用性等优势，在汽车制造、工业制造、医疗、物流、食品加工等，需要高自由度、复杂轨迹和动态环境的应用场景中发挥着重要作用，是现代工业自动化和智能化生产的核心工具。据Grand View Research数据分析，2024年全球工业机器人市场规模约为340亿美元，预计2025年至2030年将以9.9%的复合年增长率持续增长，展现出巨大的市场潜力。

极海工业六轴机械臂参考方案，采用搭载G32R501高性能实时控制MCU的伺服控制器，实现高精度运动控制和微秒级响应；同时结合高性能、低成本的EtherCAT工业以太网现场总线实时通讯技术，实现多轴伺服控制器高精度同步协同作业，可为工业自动化生产的焊接、码垛、喷涂等精细化现场作业提供高效可靠的技术保障。

可编程设计，高适配控制系统

机械臂控制系统由机械主体、控制器、驱动器和传感器四大核心模块组成，其中，控制器扮演“大脑” 角色，负责接收并解析各种来源指令来精准控制驱动系统和机械结构的动作。

极海G32R501工业六轴机械臂参考方案的操作系统基于通用工业计算机硬件平台，搭载稳定易用的开源的Ubuntu系统和ROS（Robot Operating System）中间件构建机主站控制器，用户可自由编程，可应用大量开源运动控制算法，实现各种复杂动作控制。

实时控制、精准定位，高性能驱动系统

本方案采用6个搭载极海G32R501实时控制MCU的EtherCAT总线型高压伺服控制器，实现六轴机械臂的关节控制和位置反馈。

· 外围辅助控制采用2路气阀控制，分别实现夹爪和吸盘的气动控制

· 2路气阀控制，分别实现物料推送控制和定位控制

· 2路输出I/O，实现蜂鸣器和工作指示灯的控制

· 1路输入I/O，实现物料到位的检测

· 3 路输入I/O，进行急停开关信号的检测

EtherCAT总线型高压伺服控制器参考方案

伺服 主控制芯片	G32R501
应用性能	· 主回路电源：单相/三相AC 200V～240V，50/60Hz · 控制回路电源：单相AC 200V～240V，50/60Hz · 控制方式：正弦波电流驱动方式 · 通讯功能：ModBus、EtherCAT · 面板按键：SPIA · 编码器通讯：UARTB-波特率2.5M 上位机通讯：UARTA-波特率38400 · 外部EEPROM：I2C · 脉冲输入：QEP · 电压采样：ADCA 模拟量采样：ADCC 电流采样：SDFM1-20MHz · PWM输出：EPWM3、EPWM5、EPWM6、TZ · 485 dir：EPWM4B · 通用I/O：数字量输入+5/数字量输出+2/模拟量输入+2

高压伺服方案框图

G32R501凭借灵敏感知、高效运算、精准控制等特性，为6个关节伺服控制器构筑"最强大脑"，其微秒级响应速度与运动控制算法，保证高压伺服控制系统的稳态速度波动可以达到0.1%以内、主中断执行时间15.8μs左右，电流环执行时间0.76μs左右，保证机械臂在高速运动、重载作业及复杂轨迹规划中保持高度平顺性与定位精度。

微秒级同步，高可靠通讯系统

EtherCAT作为一种高性能工业以太网通讯协议，具备速度快、带宽高和实时性强等特点。在机械臂通信系统中，采用EtherCAT通讯能够助力机械臂高效实现数据采集、控制和监视等功能，同时还可支持多个机械臂的数据处理。此外，EtherCAT通讯还支持环网冗余能力和数据帧同步性，可为机械臂提供更加稳定和可靠的数据通讯保障。

EtherCAT 芯片方案

· EtherCAT通讯：100MHz · PDI：SP I(20MHz) / 并口 (8/16位) · 分布时钟：64位 · 同步精度：小于1μs · 端口数量：2~4端口 · FMMUs：8个 · 同步管理SM：8K字节

极海G32R501工业六轴机械臂参考方案中，控制器和伺服驱动器及远程IO板之间采用EtherCAT通讯，控制器作为EtherCAT主站，6个伺服控制器和1个远程IO板作为EtherCAT从站，通讯周期为1ms，同步精度小于1μs。

技术参数
轴数	6轴	通讯 速度	100Mbps	通讯 周期	1ms
同步 精度	＜1μs	额定 负载	1.5kg	最大 负载	3kg
重复定位精度		±0.02mm	运动半径		600mm
运动范围和速度
轴1	±160°		247.5°/s
轴2	-110°~+55°		231.8°/s
轴3	-36°~+140°		297°/s
轴4	±112°		300°/s
轴5	±120°		600°/s
轴6	360°		600°/s

极海拥有完整的伺服控制器软硬件解决方案，可提供全功能软件固件、极海自研的伺服控制上位机PC调试工具，并配有详细使用指南，可助力工程师快速上手进行性能评估和二次开发。面向工业智能化升级趋势，极海将在产品线布局、功能、性能上持续突破创新，并携手各领域合作伙伴深化技术合作，实现资源整合与优势互补，共同驱动产业链的协同发展。