電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）當(dāng)前，在智能制造、工業(yè)4.0、柔性生產(chǎn)等理念的推動下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正在全面進(jìn)入高速發(fā)展階段。就以工業(yè)機(jī)械臂來說，根據(jù)168report調(diào)查公司發(fā)布的機(jī)械臂市場分析報告，隨著自動化技術(shù)的快速發(fā)展，全球機(jī)械臂市場規(guī)模從2020年的約141億美元增長到2025年的約223億美元，年復(fù)合增長率(CAGR)約為7.5%。

在倉儲物流方面，貝哲斯市場調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計全球自主移動機(jī)器人 (AMR)市場規(guī)模至2028年將會達(dá)到730.44億元，2022年-2028年的年復(fù)合增長率高達(dá)33.11%。此外，人形機(jī)器人、特殊作業(yè)機(jī)器人等幾乎都在高速成長。

6月14日-16日，德州儀器 (TI) 在2023 年上海國際嵌入式展 (embedded world China)展示了一款使用多顆德州儀器元器件的機(jī)械臂方案，引起了參會者的廣泛關(guān)注。針對機(jī)器人相關(guān)話題，電子發(fā)燒友網(wǎng)記者采訪了德州儀器 (TI) 工業(yè)系統(tǒng)部門電機(jī)驅(qū)動及機(jī)器人總經(jīng)理趙向源。

機(jī)器人智能化發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)

趙向源表示，智能化是一個大家都能看得到的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。以前的機(jī)器人，特別是工業(yè)機(jī)器人沒辦法和操作人員形成互動，只能依照指令做非常簡單的動作。現(xiàn)在，更多工業(yè)機(jī)器人轉(zhuǎn)變成為協(xié)作機(jī)器人，機(jī)械臂也開始更多應(yīng)用于協(xié)作機(jī)器人上。

顧名思義，協(xié)作機(jī)器人就是能夠和人在具體的生產(chǎn)任務(wù)中協(xié)同作戰(zhàn)的機(jī)器人，其主要的目的是將機(jī)器人的效率和人類智慧高度融合。發(fā)展至今，協(xié)作機(jī)器人已經(jīng)表現(xiàn)出一些明顯的性能優(yōu)勢，包括：
·人機(jī)協(xié)作，可支持復(fù)雜的生產(chǎn)任務(wù)；
·生產(chǎn)安全性提高；
·編程簡單，可靈活調(diào)整任務(wù)指令，適合柔性生產(chǎn)；
·具有感知能力，進(jìn)一步提升了機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力。

趙向源指出，智能化發(fā)展讓應(yīng)用于機(jī)器人的元器件需要應(yīng)對全新的需求和挑戰(zhàn)。比如，“機(jī)器人要感知外部環(huán)境，就需要不同類型的傳感器，其中毫米波雷達(dá)傳感器可以感知物體的距離、運動信息，攝像頭可以幫助打造機(jī)器視覺，此外還有基于激光雷達(dá)構(gòu)建的感知系統(tǒng)。”

“核心挑戰(zhàn)在于，處理器或者MCU如何融合多感知系統(tǒng)，如何讓攝像頭、激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)的感知能力在機(jī)器人智能化系統(tǒng)中有更好的性能體現(xiàn)。通過這樣的融合感知系統(tǒng)，幫助機(jī)器人能夠更多維度、更高精度地感知世界。”趙向源談到，“更復(fù)雜的任務(wù)也考驗機(jī)器人的運動能力，尤其是人機(jī)協(xié)作的過程中，對于機(jī)器人的實時控制要求非常高。比如，工作任務(wù)中突然有人的介入需要能夠立刻停止。”

德州儀器的機(jī)器人解決方案

下圖便是上述提到的，德州儀器在2023 年上海國際嵌入式展所展示的機(jī)械臂方案。在這款機(jī)械臂中，應(yīng)用了多顆德州儀器的處理器、MCU、馬達(dá)驅(qū)動和毫米波雷達(dá)等相關(guān)器件，實現(xiàn)了一種智能、安全的機(jī)器人方案。


從德州儀器官方網(wǎng)站獲悉，該公司在工業(yè)自動化和控制領(lǐng)域有兩大特色應(yīng)用，一個是“工業(yè)與協(xié)作機(jī)器人”，另一個是“工業(yè)移動機(jī)器人 (AGV/AMR)”。在每一個特色應(yīng)用下面，都會提供來自德州儀器的豐富的解決方案。比如，在“工業(yè)與協(xié)作機(jī)器人”應(yīng)用中，該公司提供機(jī)器人CPU和計算板、機(jī)器人I/O模塊、機(jī)器人通信模塊、機(jī)器人傳感器模塊、機(jī)器人伺服驅(qū)動器、機(jī)器人示教盒 (HMI)六大方案，每一個方案內(nèi)會有具體的元器件和相應(yīng)的配套資源。

德州儀器機(jī)器人CPU和計算板方案框圖

趙向源介紹稱：“機(jī)器人由不同的模塊構(gòu)成，比如感知模塊就像人的五官一樣，也會有大腦。德州儀器Jacinto系列產(chǎn)品便能夠幫助構(gòu)建機(jī)器人的‘大腦’。Jacinto系列是一個在工業(yè)領(lǐng)域較為成熟的產(chǎn)品，屬于高性能處理器，還具有深度學(xué)習(xí)AI的能力，非常適合應(yīng)用于構(gòu)建邊緣智能的終端方案。”

“運動控制是另一個較為重要的模塊，現(xiàn)在的機(jī)器人已經(jīng)逐漸發(fā)展成為六軸、七軸，需要精確的馬達(dá)控制。德州儀器C2000系列MCU以及基于Arm架構(gòu)的 Sitara處理器都能夠很好地完成馬達(dá)控制的任務(wù)。”趙向源講到，“馬達(dá)控制講究精確和實時，這是德州儀器C2000系列MCU等相關(guān)器件的優(yōu)勢所在。就以C2000系列來說，這些器件在工業(yè)領(lǐng)域做電流環(huán)控制和電機(jī)控制已經(jīng)有二三十年的歷史，不光有內(nèi)核，還有精確的模擬外設(shè)、ADC或者PWM等，這些都可以提供高精度采樣，進(jìn)而實現(xiàn)精準(zhǔn)化、實時化的馬達(dá)控制。”

根據(jù)他的介紹，目前德州儀器在機(jī)器人領(lǐng)域的方案已經(jīng)涵蓋了模擬、電機(jī)控制、EP、CPU控制、感應(yīng)器、工業(yè)安全、工業(yè)通信等豐富方案。該公司能夠和機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈公司進(jìn)行合作，比如為機(jī)器人OEM廠商提供模塊，加速他們的開發(fā)效率，也支持OEM公司在這些模塊的基礎(chǔ)上二次開發(fā)；為機(jī)器人模塊廠商提供產(chǎn)品，幫助他們打造差異化競爭優(yōu)勢；聯(lián)合第三方為機(jī)器人集成商提供整體方案，這些方案由第三方完成系統(tǒng)認(rèn)證和工業(yè)安全認(rèn)證，加速集成商產(chǎn)品上市；此外，在德州儀器官網(wǎng)上還提供面向不同階層用戶的產(chǎn)品、系統(tǒng)、參考設(shè)計、軟件、硬件、網(wǎng)上設(shè)計資源、培訓(xùn)等。

小結(jié)

智能化發(fā)展讓機(jī)器人逐漸走出傳統(tǒng)的規(guī)模化產(chǎn)線，能夠支持更加豐富、多元、柔性的生產(chǎn)任務(wù)。當(dāng)然，要打造具備應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境和復(fù)雜任務(wù)的智能機(jī)器人，離不開核心元器件的幫助，在德州儀器這里，開發(fā)人員能夠得到全方位的器件和方案支持。