本文來自微信公眾號“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/吳子鵬。
根據(jù)《2023-2028年全球及中國工業(yè)機器人行業(yè)深度調(diào)查及投融資戰(zhàn)略研究報告》，全球工業(yè)機器人市場規(guī)模由2018年的1094億元增至2022年的1312億元，年均復合增長率為4.65%，預計2023年將達到1420億元。
當然，如今機器人的使用場景已經(jīng)不再局限于工業(yè)制造，正如德州儀器中國區(qū)技術(shù)支持總監(jiān)師英在第六屆進博會上談到的，“從工業(yè)機器人到醫(yī)療機器人、陪伴機器人等，我們看到機器人已經(jīng)在很多場景里被廣泛使用。當然，機器人能夠取得今年的成績，有賴于各行各業(yè)非常優(yōu)秀的企業(yè)、非常優(yōu)秀的科學家和工程師的不懈努力，讓機器人在今天能夠如此廣泛地用于各個領(lǐng)域。”
顯然，德州儀器也是機器人技術(shù)發(fā)展的重要推動者之一。
機器人發(fā)展背后的技術(shù)支撐
機器人能夠蓬勃發(fā)展得益于背后不斷涌現(xiàn)的創(chuàng)新、適用技術(shù)，比如傳統(tǒng)機器人只能執(zhí)行單一任務，但感知技術(shù)、控制技術(shù)和計算能力的提升讓最新的柔性機器人可以適應不同的生產(chǎn)需求，執(zhí)行多種任務。師英認為，更好的機器人技術(shù)和產(chǎn)品改善了人類與世界的互動方式。在分享中他不僅提到了如何增強機器人的感知能力，同時也談到了機器人如何讓人類獲得更好的體驗，將關(guān)于機器人的科幻故事照進人們的現(xiàn)實生活。
對此，師英在德州儀器機器人分享會上談到了四點：感知、計算、通信和安全。
在計算方面，早期的裝配機器人還談不上AI和深度學習，只是通過輸入固定程序讓機器人去精準重復地完成一系列動作。今天的機器人會越來越多地加入AI，這就需要有一個強大的處理器，提供深度學習或者AI的功能，來識別和感知環(huán)境里面的各種參數(shù)，比如障礙物、物品外形、顏色等，并做出分析和運算。當然，對于不同的應用場景需要不同的算力支撐，德州儀器的TDA4系列處理器，能夠提供最高32TOPS的單芯片算力支持。
在感知方面，機器人需要對環(huán)境里的障礙物、人和其他檢測物進行精準的識別，那么就需要傳感器為AI處理器提供各種環(huán)境參數(shù)。毫米波雷達是工業(yè)機器人領(lǐng)域一種非常常見的傳感器，可以對非常細微的運動進行準確的感知，甚至是捕捉人類呼吸時身體微弱的變化。德州儀器能夠提供技術(shù)成熟、性價比優(yōu)異的毫米波雷達傳感器，且在超聲波、溫度、電流等物理量測量傳感器方面也有豐富的產(chǎn)品。
在通信方面，不僅是機器人系統(tǒng)里的各個子系統(tǒng)或者各個部件之間需要高速、準確、實時地通信，機器人設備還可能需要和其他設備聯(lián)網(wǎng)起來，有時可能還需要和云端進行通信。所以，如何保障精準、高度完整性和安全地通信也是在機器人系統(tǒng)里持續(xù)遇到的挑戰(zhàn)之一。德州儀器能夠為解決這一挑戰(zhàn)，提供豐富的產(chǎn)品和技術(shù)支持。
在安全方面，會包含兩個層面，一個是功能安全，另一個是信息安全。功能安全是要保證機器人在工作時信號傳輸不能出錯；信息安全則是要確保通信的過程中信息不能有任何的泄露，也不會被仿冒和出現(xiàn)數(shù)據(jù)抓取的漏洞。無論是功能安全，還是信息安全，德州儀器長久以來積累的豐富經(jīng)驗和完整的技術(shù)文檔都能夠給用戶帶來很大的賦能價值。
客戶方案現(xiàn)身說法
在本屆進博會上，德州儀器的合作伙伴Techman Robot（達明機器人）展示了一款用于生產(chǎn)制造場景的機器人TM5S，里面用到了幾種主要的德州儀器產(chǎn)品和技術(shù)。
其中，這款機器人采用的毫米波雷達為德州儀器的IWR6843毫米波雷達傳感器，工作頻率為60GHz-64GHz，屬于單芯片智能毫米波雷達傳感器——提供60GHz-64GHz頻段內(nèi)的發(fā)射器和接收器，采用四發(fā)三收的多天線設計，擁有毫米波信號回波之后的數(shù)字處理濾波，并支持點云計算。
IWR6843毫米波雷達傳感器獲得IEC 61508 SIL-2認證，這是一個工業(yè)領(lǐng)域里面最通用的國際電工協(xié)會所規(guī)定的工業(yè)功能安全標準。同時，德州儀器為IWR6843毫米波雷達傳感器提供配套的開發(fā)工具、開發(fā)板和開發(fā)文檔。
TM5S工業(yè)機器人采用的處理器為德州儀器TDA4系列。這款處理器是一個擁有8個Cortex-A72內(nèi)核+4個R5F內(nèi)核的多核異構(gòu)處理器，可以集成AI算力提供深度學習能力，從8TOPS到16TOPS、32TOPS，有各種不同AI算力組合。另外，這款處理器具有8端口符合TSN標準的千兆以太網(wǎng)交換機和4個PCle交換機，保障高速精準和實時通信。
此外，在TM5S工業(yè)機器人的關(guān)節(jié)控制方面，還用到了德州儀器的實時控制MCU和氮化鎵功率器件等產(chǎn)品。
小結(jié)
從師英的講解能夠看出，目前機器人的設計思維已經(jīng)發(fā)生了很大的改變，變得更加以人為本，著重強調(diào)如何給用戶帶來更好的使用體驗。當然這會給相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)提出更高的要求，包括處理器方面靈活的算力配置，以及更加多元的傳感器融合等。
