機器人，一直是備受關(guān)注的熱門話題。機器人伴隨工業(yè)自動化革新的進程，已衍生出各種不同應用方向的細分品類。從傳統(tǒng)的機械臂機器人，拓展到了具有導航功能的移動機器人再到結(jié)合人工智能的服務機器人，機器人的功能場景不斷擴充，帶動了上下游市場的高速增長。

不管是什么品類的機器人，它們需要完成的任務從流程上看無非是從感知到?jīng)Q策到執(zhí)行。對機器人本身而言，執(zhí)行層的運動控制是其最核心的能力。感知可以通過集成激光、視覺等傳感器來豐富機器人的信息獲取，決策則取決于各廠商的上層軟件和智能算法的能力。最終落實到執(zhí)行層的運控，還是依賴于機器人本身內(nèi)部主控芯片主控元件賦予它的“能動性”。

機器人主控芯片上，長于控制的MCU仍然是機器人廠商最先考慮的選擇，但諸如DSP和FPGA等其他芯片也聲勢漸起。機器人主控芯片市場會如何發(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)問題與靈動微電子電機技術(shù)經(jīng)理丁文雙進行了交流。

靈動微電子電機技術(shù)經(jīng)理：丁文雙

多需求下的機器人主控

機器人市場涵蓋的品類很多，從倉儲機器人到巡檢機器人，從碼垛機器人到焊接機器人，從迎賓機器人到消毒機器人，每一個細分應用的功能都對主控芯片有著不同的要求。靈動微電子電機技術(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)機器人與新興智能機器人一直是靈動微電子芯片產(chǎn)品的目標應用之一，不同應用方向的機器人對主控芯片的功耗、算力、可拓展性都不盡相同，靈動微電子會根據(jù)機器人市場的發(fā)展趨勢，聽取行業(yè)客戶的意見，來做針對性布局，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。

小型的服務機器人對主控芯片要求不高，更看重主控芯片的成本與功耗；傳統(tǒng)的碼垛、上下料機器人則相當依賴于MCU提供精準的電機控制；到了更智能的機器人中，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產(chǎn)機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動中還是最常見的，MCU作為關(guān)節(jié)驅(qū)動的主力芯片現(xiàn)階段份額還是最大的。關(guān)節(jié)驅(qū)動的需求相對比較標準化，體積小，模擬外設集成度高，另外，也有一定的成本要求。MCU在這種標準化應用中優(yōu)勢還是比較明顯的。但是在多軸驅(qū)控一體機中，DSP+FPGA的組合兼具高性能和拓展性的優(yōu)點，相比于MCU有較大的優(yōu)勢。這也是現(xiàn)在機器人芯片市場中DSP與FPGA越來越火的原因。

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收割機器人多軸驅(qū)控市場呢？答案是否定的，“針對DSP+FPGA的組合兼具高性能和拓展性的這個特點，伺服領(lǐng)域的MCU可以采用高算力雙核異構(gòu)架構(gòu)加上豐富的擴展IP來取代FPGA在伺服領(lǐng)域的作用。這樣無論項目的開發(fā)速度還是成本都會更具優(yōu)勢?！膘`動微電子給出了他們的應對辦法，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。

目前市場上主流的中高性能通用伺服驅(qū)動器，一般功能性能強調(diào)對標安川、松下等日系驅(qū)動器，既對性能有要求，也強調(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展性，在未來高性能機器人控制應用布局上，靈動微電子規(guī)劃了MCU+MPU架構(gòu)的芯片，同時也會開發(fā)一些新的IP來取代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。

機器人主控芯片國產(chǎn)化

在機器人推進國產(chǎn)化的進程中，機器人芯片的國產(chǎn)化率也在逐步提高，據(jù)了解，目前不少做協(xié)作機器人與移動機器人的廠商都會先考慮國產(chǎn)主控芯片，并保持著良好的合作關(guān)系。靈動微電子也對國產(chǎn)主控芯片的實力和發(fā)展持樂觀態(tài)度并表示機器人這一個快速發(fā)展的行業(yè)區(qū)別于傳統(tǒng)行業(yè)的國產(chǎn)替代，反過來也推動著國產(chǎn)MCU的創(chuàng)新。

機器人的未來趨勢肯定是智能化和功能多樣化。其應用到的MCU也會是不同規(guī)格，既會有體積小，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，還需要外設性能優(yōu)異的驅(qū)動和傳感類MCU。靈動微電子表示“國產(chǎn)MCU還在一個平臺迭代，不斷推陳出新的時期，對于機器人的新需求新技術(shù)，響應一定會比較快，二者形成了良好的正反饋”。

結(jié)語

在小型的機器人中，如果主控芯片只需要完成關(guān)節(jié)的控制不涉及復雜的高算力應用，機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。隨著機器人的智能化發(fā)展，更復雜的感知側(cè)、執(zhí)行側(cè)要求主控芯片性能越來越高，各MCU廠商也相繼推出了豐富的芯片產(chǎn)品組合布局機器人智能化發(fā)展，國內(nèi)機器人市場的蓬勃發(fā)展離不開國產(chǎn)主控芯片的鼎力支持。保證性能不輸?shù)那疤嵯?，國產(chǎn)主控MCU利用成本、周期、響應速度等多方面優(yōu)勢為機器人國產(chǎn)化增添了不少助力。