工業(yè)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(shù)據(jù)顯示，2012年中國工業(yè)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(guī)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(fā)展所需要的幾個方面入手，分析整個機器人“內(nèi)芯”的格局。

　　我們知道，現(xiàn)在的工業(yè)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(tài)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(qū)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(shù)字信號處理器（DSP）或是現(xiàn)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(yè)者將最直接受惠。且據(jù)了解，機器人的靈活度主要取決于移動關節(jié)的數(shù)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(fā)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(huán)境，亦即MCU須能處理各種工業(yè)通訊協(xié)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(yè)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(yè)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(tǒng)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(chǎn)線上的工作流程。因此如何打造一個出色的機器視覺系統(tǒng)成為機器人技術發(fā)展的重中之重。德州儀器（TI）研發(fā)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(huán)境，提高機器視覺系統(tǒng)的設計靈活性。

　　本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)6月《智能工業(yè)特刊》特別聚焦欄目，轉(zhuǎn)載請注明出處。

　　德州儀器在DSP SoC中加入PRU區(qū)塊，用以補足處理器未能提供的通訊輸入/輸出（I/O）接腳。PRU的高彈性有助于開發(fā)人員在終端產(chǎn)品中整合更多的通訊界面，更重要的是，整合PRU的DSP能提高系統(tǒng)開發(fā)商的設計彈性，讓DSP在通訊界面的支援上得以媲美FPGA方案。

　　據(jù)了解，為了應付低階到高階的機器視覺系統(tǒng)設計，德州儀器在整合DSP的SoC產(chǎn)品線上亦多方布局，如在KeyStone系列中，其單一SoC上最多可整合八顆DSP以及二顆PRU，外加四個ARM架構(gòu)的CPU，用以滿足高階機器視覺運算，并提供高擴展性的編程環(huán)境。

　　值得注意的是，若要讓機器人同時具備機器視覺與運動控制功能，光靠低級的嵌入式處理器恐難滿足此需求。就機器視覺運算而言，內(nèi)部的控制平臺須具備高密度的平行運算能力，一般ARM架構(gòu)嵌入式處理器的運算能力，要應付機器視覺運算系統(tǒng)就已相當吃緊，遑論尚須同時進行機器手臂運動控制，因此機器人開發(fā)商將傾向借助擴充彈性較大的工業(yè)電腦平臺來達到此目標。

　　為解決上述問題，工業(yè)電腦大廠亦爭相競逐商機，如凌華推出的智能電腦應用平臺（Application Ready Intelligent Platform， ARIP），以及研華的MVP （Motion， Vision， Platform）平臺，期為智動化產(chǎn)線開發(fā)商提供各種整合運動控制與機器視覺運算的應用。

　　除提供硬件支援之外，工業(yè)電腦大廠亦開始專為智動化產(chǎn)線編寫應用軟體，如凌華為其ARIP平臺添加了中介軟件、應用程式介面（API）等附加資源，力求能最大幅度縮短機器人智動化產(chǎn)線的設計時程。

　　雖然機器人能夠自動工作，但可操控的界面也是必不可少的，因此如何打造個性化的人機界面解決方案則成為FPGA廠商關注的問題。

　　瞄準人機界面應用商機，萊迪思正卯足全力偕同系統(tǒng)商開發(fā)相關解決方案。其推出的人機界面單芯片（HMI on Chip， HOI） 是完全基于萊迪思FPGA的單芯片人機界面應用參考設計。其最大的好處是帶來了可擴展性、高階的圖像處理、快速的反應時間和人機界面設計的方便性;不同于基于MCU的解決方案，萊迪思的人機界面解決方案系基于編輯器（Editor-based）的，所以即使沒有程式設計或作業(yè)系統(tǒng)操作專業(yè)經(jīng)驗的工程師也能輕松上手。

　　隨著機器人需求的增長，芯片商和系統(tǒng)集成商在這個領域的競爭已引爆。誰有希望最先突圍而出？

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