工業(yè)自動化和與日俱增的人力成本催生了機器人的需求,尤其在中國,這是一個龐大的市場。數(shù)據(jù)顯示,2012年中國工業(yè)機器人本體市場達(dá)到8億美元,并將以10%的年復(fù)合增長率,在2017年可達(dá)到13億美元的規(guī)模,如何在這個市場中分一杯羹將成各大半導(dǎo)體廠商關(guān)注的問題。鑒此,我們從機器人發(fā)展所需要的幾個方面入手,分析整個機器人“內(nèi)芯”的格局。
我們知道,現(xiàn)在的工業(yè)機器人最重要的組成部分是智能感測和運動控制。當(dāng)前最普遍的機器人樣態(tài)就是模仿人類手臂的機器手臂,要靈活的控制這些手臂,就需要更高靈敏度的感測前端配合,高精度的感測前端則需要更多的傳感器,因此在機器人技術(shù)里面就涉及到了控制、驅(qū)動、傳感等多方面的技術(shù),這也是各大廠商明爭暗斗的領(lǐng)域。
首先,在機器手臂的控制中,MCU是重要的控制核心。多種控制器或處理器中以MCU的市場前景最為可期,雖然MCU的處理效能比不上微處理器(MPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)或是現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等元件,不過由于目前智能工廠上的機器人多以機器手臂為主,高精度、大型且完全擬真人的機器人還不普遍,而機器手臂注重的是馬達(dá)控制效能,因此已在馬達(dá)控制領(lǐng)域占有一席之地的MCU業(yè)者將最直接受惠。且據(jù)了解,機器人的靈活度主要取決于移動關(guān)節(jié)的數(shù)目,這樣的話則需要更多的馬達(dá),因此對MCU的需求將明顯增加,將目光投向MCU,對于廣大半導(dǎo)體廠商而言,是一個巨大的商機。
為了滿足機器人馬達(dá)的控制應(yīng)用,廠商們除了要提供易開發(fā)的嵌入式平臺、設(shè)計工具及通用軟件外,更要建立好MCU周邊完善的通訊環(huán)境,亦即MCU須能處理各種工業(yè)通訊協(xié)議,保證各種通訊的擴展。當(dāng)然,MCU運算能力的提高也是在所難免的。
對于工業(yè)機器人而言,除了應(yīng)用較為成熟的機器手臂之外,影像的分析、運算與處理也漸漸成為工業(yè)自動化應(yīng)用中不可或缺的要素,包括自動光學(xué)檢測(Automatic Optical Inspection, AOI)、嵌入式機器視覺等系統(tǒng)皆深具應(yīng)用潛力,尤其是機器視覺運算未來將可大幅簡化生產(chǎn)線上的工作流程。因此如何打造一個出色的機器視覺系統(tǒng)成為機器人技術(shù)發(fā)展的重中之重。德州儀器(TI)研發(fā)出的可編程即時元件(Programmable Real-time Unit, PRU)整合DSP新方案,可藉此建立完善的可編程環(huán)境,提高機器視覺系統(tǒng)的設(shè)計靈活性。
本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)6月《智能工業(yè)特刊》特別聚焦欄目,轉(zhuǎn)載請注明出處。
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