電子發燒友網報道（文/吳子鵬）當前，在智能制造、工業4.0、柔性生產等理念的推動下，機器人產業正在全面進入高速發展階段。就以工業機械臂來說，根據168report調查公司發布的機械臂市場分析報告，隨著自動化技術的快速發展，全球機械臂市場規模從2020年的約141億美元增長到2025年的約223億美元，年復合增長率(CAGR)約為7.5%。

在倉儲物流方面，貝哲斯市場調研數據顯示，預計全球自主移動機器人 (AMR)市場規模至2028年將會達到730.44億元，2022年-2028年的年復合增長率高達33.11%。此外，人形機器人、特殊作業機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械臂方案，引起了參會者的廣泛關注。針對機器人相關話題，電子發燒友網記者采訪了德州儀器 (TI) 工業系統部門電機驅動及機器人總經理趙向源。

機器人智能化發展趨勢和挑戰

趙向源表示，智能化是一個大家都能看得到的機器人產業的發展趨勢。以前的機器人，特別是工業機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。現在，更多工業機器人轉變成為協作機器人，機械臂也開始更多應用于協作機器人上。

顧名思義，協作機器人就是能夠和人在具體的生產任務中協同作戰的機器人，其主要的目的是將機器人的效率和人類智慧高度融合。發展至今，協作機器人已經表現出一些明顯的性能優勢，包括：
·人機協作，可支持復雜的生產任務；
·生產安全性提高；
·編程簡單，可靈活調整任務指令，適合柔性生產；
·具有感知能力，進一步提升了機器人的環境適應能力。

趙向源指出，智能化發展讓應用于機器人的元器件需要應對全新的需求和挑戰。比如，“機器人要感知外部環境，就需要不同類型的傳感器，其中毫米波雷達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器視覺，此外還有基于激光雷達構建的感知系統。”

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

德州儀器的機器人解決方案

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械臂方案。在這款機械臂中，應用了多顆德州儀器的處理器、MCU、馬達驅動和毫米波雷達等相關器件，實現了一種智能、安全的機器人方案。


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

德州儀器機器人CPU和計算板方案框圖

趙向源介紹稱：“機器人由不同的模塊構成，比如感知模塊就像人的五官一樣，也會有大腦。德州儀器Jacinto系列產品便能夠幫助構建機器人的‘大腦’。Jacinto系列是一個在工業領域較為成熟的產品，屬于高性能處理器，還具有深度學習AI的能力，非常適合應用于構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，現在的機器人已經逐漸發展成為六軸、七軸，需要精確的馬達控制。德州儀器C2000系列MCU以及基于Arm架構的 Sitara處理器都能夠很好地完成馬達控制的任務。”趙向源講到，“馬達控制講究精確和實時，這是德州儀器C2000系列MCU等相關器件的優勢所在。就以C2000系列來說，這些器件在工業領域做電流環控制和電機控制已經有二三十年的歷史，不光有內核，還有精確的模擬外設、ADC或者PWM等，這些都可以提供高精度采樣，進而實現精準化、實時化的馬達控制。”

根據他的介紹，目前德州儀器在機器人領域的方案已經涵蓋了模擬、電機控制、EP、CPU控制、感應器、工業安全、工業通信等豐富方案。該公司能夠和機器人全產業鏈公司進行合作，比如為機器人OEM廠商提供模塊，加速他們的開發效率，也支持OEM公司在這些模塊的基礎上二次開發；為機器人模塊廠商提供產品，幫助他們打造差異化競爭優勢；聯合第三方為機器人集成商提供整體方案，這些方案由第三方完成系統認證和工業安全認證，加速集成商產品上市；此外，在德州儀器官網上還提供面向不同階層用戶的產品、系統、參考設計、軟件、硬件、網上設計資源、培訓等。

小結

智能化發展讓機器人逐漸走出傳統的規模化產線，能夠支持更加豐富、多元、柔性的生產任務。當然，要打造具備應對復雜環境和復雜任務的智能機器人，離不開核心元器件的幫助，在德州儀器這里，開發人員能夠得到全方位的器件和方案支持。