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為了進一步推進我國制造企業(yè)數(shù)字化變革進程，促進數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟融合，助力智能制造產(chǎn)業(yè)升級落地，由高科技門戶OFweek維科網(wǎng)主辦，OFweek維科網(wǎng)·工控、OFweek維科網(wǎng)·機器人承辦的“OFweek 2023(第四屆)中國智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型大會暨數(shù)字化工業(yè)展覽會”于8月28-30日在深圳福田會展中心成功舉辦。

8月28日下午場的主題為“機器人集成與創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用”，德州儀器工業(yè)系統(tǒng)部門電機驅(qū)動及機器人總經(jīng)理趙向源深度解讀了“TI模擬和嵌入式技術(shù)助力機器人創(chuàng)新”。

德州儀器工業(yè)系統(tǒng)部門電機驅(qū)動及機器人總經(jīng)理趙向源

(資料圖片)

目前，機器人已經(jīng)融入到人們生活的方方面面，例如酒店、餐飲、娛樂、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域。趙向源表示，雖然機器人越來越智能，應(yīng)用場景也越來越多，但依然存在不少技術(shù)上的問題，最為突出的是機器人開發(fā)、運用和維護等成本比較高，高昂的成本直接影響了機器人的普及和應(yīng)用。

趙向源先生從感知、控制、人工智能、安全以及成本效益方面為我們分享了機器人的創(chuàng)新技術(shù)。

豐富的機器人環(huán)境感知技術(shù)，覆蓋多種應(yīng)用場景

為了應(yīng)對復(fù)雜多變的應(yīng)用場景，機器人需要實現(xiàn)信息感知、信息處理、信息執(zhí)行三個功能于一體。這對機器人系統(tǒng)提出了更高的要求，不僅僅是高性能、低功耗，同時需要機器人能夠集成豐富的傳感器接口，同時需要集成圖像視覺壓縮器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信等來滿足不同場景的要求。

作為機器人的核心技術(shù)，機器視覺更多的會受限于環(huán)境。對于分辨率和清晰度不高的惡劣復(fù)雜環(huán)境，機器視覺無法識別，比如在雨霧天氣，機器視覺很難捕捉到有用的信息。目前在工業(yè)、安防、消費電子、交通等領(lǐng)域已經(jīng)開始應(yīng)用視覺感知技術(shù)，很多攝像頭都帶有AI的圖像識別能力，但運用效果不是很好?；谶@種視覺處理問題，TI推出了66GHz和77GHz的雷達傳感器，可以在黑暗或者低分辨率場景下很好的捕捉到物體的距離、速度和角度。

趙向源在演講中指出，機器人的環(huán)境感知技術(shù)要實現(xiàn)質(zhì)的飛躍，不僅僅是機器視覺，還需要將聽覺、觸覺等各種方式的感知技術(shù)融合在一起。聽覺感知主要應(yīng)用在語音識別、語音交互，而觸覺感知是機器人抓握抬舉等功能的保障。如何把多個感知系統(tǒng)融合到一起，實現(xiàn)多模式識別的功能，這是機器人感知系統(tǒng)能夠提升一個臺階的關(guān)鍵。

以工業(yè)機器人為例，傳統(tǒng)工業(yè)機器人進行抓取時，是通過視覺感知，讀取到被抓取圖像的形態(tài)，進行抓取算法的確定，再進行抓取。趙向源表示，在有些場景下，僅僅依靠機器視覺是不夠的，在一些更高級的應(yīng)用里，需要通過被抓取物體的材質(zhì)、軟硬度來確定抓取力度，這種場景必須用到觸覺傳感器。除此之外，聽覺甚至神經(jīng)元結(jié)合的傳感器形態(tài)，也能更好的提升機器人的感知能力。

機器人的應(yīng)用注重三個特點：實時控制、實時通信、功能安全

趙向源表示，機器人的應(yīng)用注重三個特點：實時控制、實時通信、功能安全。針對這三個特點，TI都有相應(yīng)的不同產(chǎn)品，能夠給用戶提供比較好的選擇。

1.實時控制

機器人控制系統(tǒng)對實時響應(yīng)要求非常高，從信息入口到計算再到執(zhí)行，整個過程需要具備低延時、低抖動、高可靠性的條件。

系統(tǒng)控制器是整個機器人的大腦，趙向源表示。TI提供的中央處理器，可以支持異構(gòu)多核模式。例如，TI經(jīng)典的C2000? MCU，可以提供高性能、高精度、低延時的實時控制，為了針對實時控制MCU領(lǐng)域的多樣化選擇，TI還推出了一條Sitara? MCU：AM2x系列產(chǎn)品線，可以更好的滿足實時響應(yīng)控制的需求。

2.實時通信

實時通信是機器人非常重要的通信要求，比如現(xiàn)在比較流行的TSN時間敏感網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)實時以太網(wǎng)通信。

趙向源表示，TI的處理器和MCU都可以支持這些通信方式。值得一提的是，TI的工業(yè)實時以太網(wǎng)模塊可以通過單個硬件以及其他不同部件來實現(xiàn)不同協(xié)議的支持，很大程度上節(jié)省硬件設(shè)計的成本。在軟件上，TI可以支持深度學(xué)習庫，針對深度學(xué)習庫，TI處理器基于相應(yīng)的加速器做了優(yōu)化，在使用方面，和典型的TensorFlow庫調(diào)用的API完全一致。

3.功能安全

在功能安全方面，TI有單顆功能安全的MCU，可以支持多核功能，也可以在復(fù)雜的NPU里集成公共安全，來實現(xiàn)整顆NPU系統(tǒng)級功能安全設(shè)計。

趙向源表示，TI非常注重工業(yè)市場上的功能安全特性，專門推出了針對功能安全的MCU，MCU里配置一個主控內(nèi)核，一個影子內(nèi)核，通過這兩個內(nèi)核的協(xié)助、操作，可以極大的提升整個機器人系統(tǒng)的功能安全。

成本效益凸顯，機器人的小型化和集成化成為未來發(fā)展方向

機器人系統(tǒng)造價高昂，維護成本和開發(fā)成本都比較高，所以機器人的小型化和集成化將是以后的發(fā)展方向。趙向源表示，在這方面，TI能夠通過技術(shù)優(yōu)化，減少成本支出。

TI提供的機器人系統(tǒng)中央處理器，可以支持異構(gòu)多核的模式。在一顆處理器里，既有A核，上面可以借助一些形態(tài)運行高級應(yīng)用，可以做系統(tǒng)管理，管理整體的通信、任務(wù)調(diào)度等等；同時還有R核，可以通過R核驅(qū)動需要實時控制要求比較高的場景，在一系列處理器上，也會集成通信等模塊，可以更好的進行工業(yè)實施的拓展。在TI的工業(yè)處理器里還有功能安全MCU，單顆MCU可以通過安全認證，TI也可以協(xié)助客戶完成從芯片到系統(tǒng)級的功能安全等級認證?；谶@種種技術(shù)，TI可以把小型化的集成度最大程度上體現(xiàn)在一顆芯片里實現(xiàn)。

模擬和嵌入式技術(shù)能夠助力機器人實現(xiàn)實時控制、實時通信、功能安全等創(chuàng)新應(yīng)用，而且能夠在一定程度上降低機器人使用成本。在機器人的系統(tǒng)設(shè)計上，TI有著非常豐富的技術(shù)儲備。值得一提的是，TI提供專門的機器人學(xué)習手冊，該手冊詳細介紹了模擬、MCU、處理器、通信等方面的技術(shù)知識，并且提供中文版。想要獲得上述資料，請登錄TI官網(wǎng)進行下載。