電子發燒友網報道（文/李寧遠）機器人，一個總能引發人們討論的熱門話題。工業機器人伴隨工業革新的進程，一直是工業自動化浪潮中備受關注的設備之一，就現狀來看目前的工業機器人最多可稱為半智能化設備，離演進成智能化設備還需不少時日。而服務機器人隨著近年來機器人移動技術的普及也走進大家的視線中。

不管是工業機器人還是服務機器人，它們被賦予的任務從流程上看，無非就是從感知到決策到執行。對機器人本身而言，執行層的運動控制是其最基本也最核心能力。感知可以通過集成激光，視覺等傳感器來豐富機器的信息獲取，如何決策則取決于各廠商的上層軟件和智能算法的能力。最終落實到執行層的運控，還是依賴于機器人本身內部控制元件所賦予它的“能動性”。

目前看來，長于控制的MCU仍然是機器人廠商最先考慮的選擇。DSP和FPGA也有不少應用，尤其是在機器視覺領域DSP很吃香，但MCU仍然是在機器人執行層里應用最多的選擇，畢竟在單支機器臂中內建的控制器平均約有八成為MCU，剩下的才是MPU、DSP等高效能處理元件；服務機器人重要的移動功能在執行層面也相當依賴于精準的MCU電機控制。

對于機器人應用向的MCU來說，除了提供易開發的嵌入式平臺、設計工具外，建立MCU周邊完善的通訊環境處理各種工業通訊協議如USB，SPI等也是相當重要的。而MCU運算效能的提升對于應對工業機器人精度提升這些需求也十分重要。這里簡單列舉一些應用于機器人的MCU來看看它們在機器人市場是如何發展如何玩的。

MCU集成ROS框架

MCU集成ROS這個可以看看瑞薩。RA MCU在很多領域都應用廣泛，在近期他們也針對工業4.0和工業物聯網的發展將旗下的MCU集成了ROS（機器人操作系統）—EK-RA6M5，以應對機器人應用。被用于集成ROS的是RA的RA6M5，是一款采用Arm Cortex-M33 內核的32位MCU。

RA6M5本身從閃存運行CoreMark算法低至107uA/MHz的低功耗加上大容量嵌入式RAM就極其適合機器人應用，可以在ROS節點之間進行Pub/Sub信息傳遞的通信接口（如以太網和 USB）。RA6M5還集成帶有專用 DMA 的以太網 MAC，可確保極高數據吞吐率。RA6M5的生態系統由基于FreeRTOS構建的FSP支持，保證了MCU有很高的拓展性，并且能夠使用其他實時操作系統 （RTOS）和中間件。

EK-RA6M5集成的ROS框架能夠讓MCU在ROS 2數據空間中進行標準化集成，在Windows和Linux系統下運行的瑞薩e2 studio集成開發環境也支持ROS。EK-RA6M5可以通過單線UART和RS-485控制多個伺服系統，并為整個系統提供適當的電壓。

在MCU性能足夠優秀的情況下集成ROS，這一套EK-RA6M5的目的很明確，就是簡化機器人的開發，降低機器人開發成本，形成一個基于RA MCU和ROS合并的生態圈吸引機器人廠商入局，以此搶占機器人MCU市場。這也是不少廠商選擇的做法，MCU玩的就是一個生態圈，這次只是加上了ROS。當然，玩生態的前提是必須MCU性能足夠優秀。

針對機器人應用優化MCU

當然也有不集成ROS的玩法。KE系列是NXP在運控上基于ARM的內核的MCU。KE系列并沒有單獨為機器人應用集成ROS框架，它解決的是惡劣的電噪聲環境中機器的高可靠性和穩健性。

KE的EMC電磁兼容性和ESD靜電放電保護功能對于工業級別的應用來說，可靠性是足夠重要的。32位MCU一直以來以低電壓運行，在機器人控制中往往受限于惡劣的電磁環境，KE這個系列最重要的就是解決了這個問題，對癥下藥解決MCU在機器人應用中的困擾。

性能上以KE1xF MCU這個KE系列中的高端系列MCU來說，其實本身也是足夠優秀的，通過運行頻率高達168 MHz的高性能Arm Cortex -M4內核提供5V解決方案。這個系列8通道PWM和支持帶死區時間插入的功能可以將機器運動控制把握得很精確，FlexIO也為串行通信接口實現提供了靈活性。

除了針對應用難點做了特別優化，其實KE具備了帶浮點單元的數字信號處理能力，可以為機器控制算法，傳感器數據處理提供計算能力。這種做法不像集成ROS那樣從宏觀上著手搶占先機，反而從細微處著力解決MCU應用在機器人上突出的問題。從問題出發解決問題，在應用上保證自家MCU的競爭力。

寫在最后

其實僅從性能上來說，各MCU廠商都有產品能面向機器人應用，上面兩個例子是印證了機器人行業里MCU應用的風向。其一，大廠在MCU性能已經足夠優秀的情況下，為了搶占機器人市場，會聯合生態伙伴進行ROS集成（當然也可以自己做），總之目的是打造一個武器庫完備的平臺來吸引機器人設計者入圈；其二，針對機器人應用中的痛點，對MCU進行專項能力的補足，以此來增強競爭力。

不論何種方式，MCU廠商都希望能搭上工業自動化的浪潮發發機器人的財。

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編輯：jq