后疫情時(shí)代，各個(gè)行業(yè)都面對(duì)復(fù)工復(fù)產(chǎn)的迫切需求。如何應(yīng)對(duì)用工荒，如何把生產(chǎn)效率提高上來，生產(chǎn)制造自動(dòng)化、智能化無疑將提上日程。再加之今年我國將大概率進(jìn)入人口負(fù)增長時(shí)代，由此帶來的勞動(dòng)力問題將越來越嚴(yán)峻，更是加速了企業(yè)們進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)的進(jìn)程。

在產(chǎn)業(yè)、政策等多方面因素的持續(xù)推動(dòng)下，作為自動(dòng)化標(biāo)志的機(jī)器人應(yīng)用開始加速向各行業(yè)各領(lǐng)域落地開花，尤其是工業(yè)制造領(lǐng)域。根據(jù)2021年世界機(jī)器人大會(huì)上發(fā)布的《2021中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示，2021年我國機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為839億元，其中工業(yè)機(jī)器人445.7億元，預(yù)計(jì)到2023年，將突破589億元。面對(duì)方興未艾的近千億級(jí)市場(chǎng)，各大半導(dǎo)體廠商都早早將重心逐漸轉(zhuǎn)向該領(lǐng)域。其中亞德諾半導(dǎo)體（ADI）作為在工業(yè)領(lǐng)域有著深厚積累的半導(dǎo)體供應(yīng)商，憑借其過硬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)已經(jīng)推出了不少出色的解決方案。

加速機(jī)器人技術(shù)演變，快速原型制作平臺(tái)是關(guān)鍵

如今，工業(yè)機(jī)器人的比例不斷提高，機(jī)器人也變得更智能、更安全，而這背后是工業(yè)機(jī)器人快速原型制作平臺(tái)作為關(guān)鍵支撐。一個(gè)合格的工業(yè)機(jī)器人原型開發(fā)平臺(tái)具備的因素有三：第一，平臺(tái)需要可擴(kuò)展，它必須是模塊化的，支持使用不同的可互換卡，能輕松連接不同的模塊或卡來測(cè)試和評(píng)估眾多功能，而不像典型的評(píng)估平臺(tái)僅附帶少數(shù)功能；第二，模塊需要提供高度的軟件靈活性，例如，機(jī)器人平臺(tái)可以采用開源資源，支持各種不同的操作系統(tǒng)；第三，該平臺(tái)必須提供一定程度的硬件靈活性，為不同的接口類型提供多種連接選項(xiàng)，并通過FPGA能力來應(yīng)對(duì)各種應(yīng)用。對(duì)此，ADI為各種終端市場(chǎng)中的電機(jī)控制和工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用提供了出色選擇——可配置運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人平臺(tái)，具有針對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、位置反饋、FPGA、工業(yè)以太網(wǎng)和電流檢測(cè)的連接選項(xiàng)。

ADI可配置的運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人平臺(tái)

這款可配置的運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人平臺(tái)專為技術(shù)評(píng)估、原型制作或BOG開發(fā)而設(shè)計(jì)，是一個(gè)獨(dú)立的開發(fā)平臺(tái)，帶有FPGA開發(fā)所需的全部標(biāo)準(zhǔn)器件，具有板載CyClone、FPGA SOM，可通過低引腳數(shù)FPGA夾層卡輕松擴(kuò)展。該平臺(tái)可以由電源供電，采用了ADI的低靜態(tài)電流、低壓差線性穩(wěn)壓器ADP121，該穩(wěn)壓器采用2.3 V至5.5 V電源供電，最大輸出電流為150 mA。在150 mA負(fù)載下壓差僅為135 mV，不僅可提高效率，而且能使器件在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)工作，滿載時(shí)靜態(tài)電流低至30μA。同時(shí)，并配備多種接口，可滿足所有連接需求。

工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用逐漸開始采用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)連接，這需要低功耗、低延遲和性能穩(wěn)健的以太網(wǎng)PHY器件，以便在嚴(yán)苛的工業(yè)環(huán)境下可靠運(yùn)行。據(jù)這款可配置的運(yùn)動(dòng)和機(jī)器人平臺(tái)還包含一個(gè)速度為 1Gb 的以太網(wǎng) PHYADIN1300、HDMI 發(fā)射器ADV7511、SD 卡連接器、按鈕、LED、微型 USB 控制臺(tái)端口，以及適用于所有板載電壓的強(qiáng)大開關(guān)模式電源。穩(wěn)健型工業(yè)以太網(wǎng)PHY ADIN1300具有業(yè)界最低的千兆PHY延遲和低功耗特性，ADIN1300可以大幅改善時(shí)間關(guān)鍵型線路和環(huán)路網(wǎng)絡(luò)的性能，延遲可縮短25%。同時(shí)，降低30%功耗，無需風(fēng)扇或散熱器，保持產(chǎn)品良好散熱。此外，與fido5200配合使用，可以提供實(shí)時(shí)多協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)器件連接。

“一對(duì)多”即插即用接口方案簡(jiǎn)化系統(tǒng)開發(fā)

設(shè)計(jì)好機(jī)器人之后，需要為其提供先進(jìn)的連接解決方案。因?yàn)楫?dāng)前的工業(yè)通信協(xié)議眾多，要想更快更好的接入客戶當(dāng)前的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，一款優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)接口解決方案至關(guān)重要。首先，網(wǎng)絡(luò)接口解決方案能夠?yàn)槎鄥f(xié)議連接提供支持，不僅僅簡(jiǎn)化集成，還需提供向后兼容性，并在一定程度上適應(yīng)未來的連接需求。其次，為了簡(jiǎn)化連接解決方案的部署，即插即用解決方案是理想的選擇，因?yàn)樗芗铀匍_發(fā)，節(jié)省大量工程設(shè)計(jì)時(shí)間。最后，應(yīng)為所有多協(xié)議互連提供統(tǒng)一的軟件接口。對(duì)此，ADI公司提供了一款滿足上述特性的網(wǎng)絡(luò)接口解決方案RapID平臺(tái)第2代。

ADI RapID 2平臺(tái)

基于ADIN2299的RapID平臺(tái)第2代是經(jīng)過全面測(cè)試的完整解決方案，已預(yù)先認(rèn)證，滿足合規(guī)要求。其可為應(yīng)用程序處理器管理工業(yè)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)流量，且可以直接集成到現(xiàn)場(chǎng)套件中。

它提供一個(gè)通用軟件接口，可簡(jiǎn)化與主機(jī)微控制器的集成。用戶特定代碼是在自己的應(yīng)用程序處理器上生成。此外，該模塊通過統(tǒng)一接口連接到通信控制器，ADI公司提供的開發(fā)所需的軟件驅(qū)動(dòng)程序和API。協(xié)議特定的通信則由通信控制器ADSP CM409處理。RapID2可節(jié)省時(shí)間和開發(fā)成本，降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)開發(fā)。

值得一提的是，由于模塊具有統(tǒng)一的接口，單個(gè)主機(jī)接口硬件和軟件設(shè)計(jì)支持PROFINET、PROFINET IRT、PROFIBUS、以太網(wǎng)/IP、集成DLR的以太網(wǎng)/IP、EtherCAT和ModbusTCP，選擇支持所需工業(yè)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)接口類型。統(tǒng)一接口還確保即使切換或更新協(xié)議時(shí)，主機(jī)處理器硬件或軟件接口也無需更改。該網(wǎng)絡(luò)接口通過UART、16位并行接口或以太網(wǎng)（未來）連接到主機(jī)處理器。

結(jié)語

當(dāng)前世界范圍內(nèi)的消費(fèi)電子和經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)，正向需要高靈活性、生產(chǎn)率和效率的高混合量、小批量、按需制造業(yè)施加壓力。這也使得工業(yè)機(jī)器人正變得越來越協(xié)作，更具生產(chǎn)力，更智能，并且能夠更好地定位，以承擔(dān)起這些復(fù)雜的任務(wù)。對(duì)此，在運(yùn)動(dòng)控制、功能安全、高級(jí)檢測(cè)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的ADI意在引領(lǐng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)革命，同時(shí)ADI也有能力通過檢測(cè)、測(cè)量、解釋、連通性和動(dòng)力功能，透過現(xiàn)實(shí)世界中的現(xiàn)象，將其轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的見解和成果，無論是改進(jìn)的動(dòng)態(tài)控制還是工人安全。