工業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。數據顯示,2012年中國工業機器人本體市場達到8億美元,并將以10%的年復合增長率,在2017年可達到13億美元的規模,如何在這個市場中分一杯羹將成各大半導體廠商關注的問題。鑒此,我們從機器人發展所需要的幾個方面入手,分析整個機器人“內芯”的格局。
我們知道,現在的工業機器人最重要的組成部分是智能感測和運動控制。當前最普遍的機器人樣態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,因此在機器人技術里面就涉及到了控制、驅動、傳感等多方面的技術,這也是各大廠商明爭暗斗的領域。
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)、數字信號處理器(DSP)或是現場可編程門陣列(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控制效能,因此已在馬達控制領域占有一席之地的MCU業者將最直接受惠。且據了解,機器人的靈活度主要取決于移動關節的數目,這樣的話則需要更多的馬達,因此對MCU的需求將明顯增加,將目光投向MCU,對于廣大半導體廠商而言,是一個巨大的商機。
為了滿足機器人馬達的控制應用,廠商們除了要提供易開發的嵌入式平臺、設計工具及通用軟件外,更要建立好MCU周邊完善的通訊環境,亦即MCU須能處理各種工業通訊協議,保證各種通訊的擴展。當然,MCU運算能力的提高也是在所難免的。
對于工業機器人而言,除了應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自動化應用中不可或缺的要素,包括自動光學檢測(Automatic Optical Inspection, AOI)、嵌入式機器視覺等系統皆深具應用潛力,尤其是機器視覺運算未來將可大幅簡化生產線上的工作流程。因此如何打造一個出色的機器視覺系統成為機器人技術發展的重中之重。德州儀器(TI)研發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境,提高機器視覺系統的設計靈活性。
本文選自電子發燒友網6月《智能工業特刊》特別聚焦欄目,轉載請注明出處。
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