機(jī)器人，一直是備受關(guān)注的熱門(mén)話題。機(jī)器人伴隨工業(yè)自動(dòng)化革新的進(jìn)程，已衍生出各種不同應(yīng)用方向的細(xì)分品類。從傳統(tǒng)的機(jī)械臂機(jī)器人，拓展到了具有導(dǎo)航功能的移動(dòng)機(jī)器人再到結(jié)合人工智能的服務(wù)機(jī)器人，機(jī)器人的功能場(chǎng)景不斷擴(kuò)充，帶動(dòng)了上下游市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)。

不管是什么品類的機(jī)器人，它們需要完成的任務(wù)從流程上看無(wú)非是從感知到?jīng)Q策到執(zhí)行。對(duì)機(jī)器人本身而言，執(zhí)行層的運(yùn)動(dòng)控制是其最核心的能力。感知可以通過(guò)集成激光、視覺(jué)等傳感器來(lái)豐富機(jī)器人的信息獲取，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(shí)到執(zhí)行層的運(yùn)控，還是依賴于機(jī)器人本身內(nèi)部主控芯片主控元件賦予它的“能動(dòng)性”。

機(jī)器人主控芯片上，長(zhǎng)于控制的MCU仍然是機(jī)器人廠商最先考慮的選擇，但諸如DSP和FPGA等其他芯片也聲勢(shì)漸起。機(jī)器人主控芯片市場(chǎng)會(huì)如何發(fā)展？主控芯片廠商在如何布局？電子發(fā)燒友網(wǎng)就相關(guān)問(wèn)題與靈動(dòng)微電子電機(jī)技術(shù)經(jīng)理丁文雙進(jìn)行了交流。

靈動(dòng)微電子電機(jī)技術(shù)經(jīng)理：丁文雙

多需求下的機(jī)器人主控

機(jī)器人市場(chǎng)涵蓋的品類很多，從倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人到巡檢機(jī)器人，從碼垛機(jī)器人到焊接機(jī)器人，從迎賓機(jī)器人到消毒機(jī)器人，每一個(gè)細(xì)分應(yīng)用的功能都對(duì)主控芯片有著不同的要求。靈動(dòng)微電子電機(jī)技術(shù)經(jīng)理丁文雙在接受電子發(fā)燒友網(wǎng)的采訪中表示，傳統(tǒng)機(jī)器人與新興智能機(jī)器人一直是靈動(dòng)微電子芯片產(chǎn)品的目標(biāo)應(yīng)用之一，不同應(yīng)用方向的機(jī)器人對(duì)主控芯片的功耗、算力、可拓展性都不盡相同，靈動(dòng)微電子會(huì)根據(jù)機(jī)器人市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，聽(tīng)取行業(yè)客戶的意見(jiàn)，來(lái)做針對(duì)性布局，覆蓋從小體積、低成本，到功能豐富、高算力的芯片產(chǎn)品系列。

小型的服務(wù)機(jī)器人對(duì)主控芯片要求不高，更看重主控芯片的成本與功耗；傳統(tǒng)的碼垛、上下料機(jī)器人則相當(dāng)依賴于MCU提供精準(zhǔn)的電機(jī)控制；到了更智能的機(jī)器人中，更需要主控芯片兼顧算力要求與拓展性。

目前單芯片的方案在國(guó)產(chǎn)機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)中還是最常見(jiàn)的，MCU作為關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的主力芯片現(xiàn)階段份額還是最大的。關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的需求相對(duì)比較標(biāo)準(zhǔn)化，體積小，模擬外設(shè)集成度高，另外，也有一定的成本要求。MCU在這種標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)還是比較明顯的。但是在多軸驅(qū)控一體機(jī)中，DSP+FPGA的組合兼具高性能和拓展性的優(yōu)點(diǎn)，相比于MCU有較大的優(yōu)勢(shì)。這也是現(xiàn)在機(jī)器人芯片市場(chǎng)中DSP與FPGA越來(lái)越火的原因。

多軸驅(qū)控MCU何去何從？

那MCU是不是在多軸驅(qū)控中就一籌莫展，任由DSP和FPGA收割機(jī)器人多軸驅(qū)控市場(chǎng)呢？答案是否定的，“針對(duì)DSP+FPGA的組合兼具高性能和拓展性的這個(gè)特點(diǎn)，伺服領(lǐng)域的MCU可以采用高算力雙核異構(gòu)架構(gòu)加上豐富的擴(kuò)展IP來(lái)取代FPGA在伺服領(lǐng)域的作用。這樣無(wú)論項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)速度還是成本都會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。”靈動(dòng)微電子給出了他們的應(yīng)對(duì)辦法，針對(duì)機(jī)器人應(yīng)用中的痛點(diǎn)，對(duì)MCU進(jìn)行專項(xiàng)能力的補(bǔ)足，以此來(lái)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

目前市場(chǎng)上主流的中高性能通用伺服驅(qū)動(dòng)器，一般功能性能強(qiáng)調(diào)對(duì)標(biāo)安川、松下等日系驅(qū)動(dòng)器，既對(duì)性能有要求，也強(qiáng)調(diào)一定的可拓展性。中高性能的通用伺服通常是雙芯片架構(gòu)，包含MCU和FPGA。在機(jī)器人智能化的發(fā)展中，異構(gòu)架構(gòu)的確可以兼顧算力和擴(kuò)展性，在未來(lái)高性能機(jī)器人控制應(yīng)用布局上，靈動(dòng)微電子規(guī)劃了MCU+MPU架構(gòu)的芯片，同時(shí)也會(huì)開(kāi)發(fā)一些新的IP來(lái)取代FPGA在伺服領(lǐng)域的作用，例如ADC的解調(diào)模塊和一些編碼器的解調(diào)編碼模塊等。

機(jī)器人主控芯片國(guó)產(chǎn)化

在機(jī)器人推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化的進(jìn)程中，機(jī)器人芯片的國(guó)產(chǎn)化率也在逐步提高，據(jù)了解，目前不少做協(xié)作機(jī)器人與移動(dòng)機(jī)器人的廠商都會(huì)先考慮國(guó)產(chǎn)主控芯片，并保持著良好的合作關(guān)系。靈動(dòng)微電子也對(duì)國(guó)產(chǎn)主控芯片的實(shí)力和發(fā)展持樂(lè)觀態(tài)度并表示機(jī)器人這一個(gè)快速發(fā)展的行業(yè)區(qū)別于傳統(tǒng)行業(yè)的國(guó)產(chǎn)替代，反過(guò)來(lái)也推動(dòng)著國(guó)產(chǎn)MCU的創(chuàng)新。

機(jī)器人的未來(lái)趨勢(shì)肯定是智能化和功能多樣化。其應(yīng)用到的MCU也會(huì)是不同規(guī)格，既會(huì)有體積小，功耗低的MCU，也需要較高算力，能有一定AI推理能力的主控MCU，還需要外設(shè)性能優(yōu)異的驅(qū)動(dòng)和傳感類MCU。靈動(dòng)微電子表示“國(guó)產(chǎn)MCU還在一個(gè)平臺(tái)迭代，不斷推陳出新的時(shí)期，對(duì)于機(jī)器人的新需求新技術(shù)，響應(yīng)一定會(huì)比較快，二者形成了良好的正反饋”。

結(jié)語(yǔ)

在小型的機(jī)器人中，如果主控芯片只需要完成關(guān)節(jié)的控制不涉及復(fù)雜的高算力應(yīng)用，機(jī)器人廠商為了攤薄成本選擇M0內(nèi)核為代表的主控芯片就足矣。隨著機(jī)器人的智能化發(fā)展，更復(fù)雜的感知側(cè)、執(zhí)行側(cè)要求主控芯片性能越來(lái)越高，各MCU廠商也相繼推出了豐富的芯片產(chǎn)品組合布局機(jī)器人智能化發(fā)展，國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展離不開(kāi)國(guó)產(chǎn)主控芯片的鼎力支持。保證性能不輸?shù)那疤嵯拢瑖?guó)產(chǎn)主控MCU利用成本、周期、響應(yīng)速度等多方面優(yōu)勢(shì)為機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化增添了不少助力。