工業(yè)4.0 時(shí)代，單芯片控制機(jī)器人更完美
發(fā)布時(shí)間：2015-07-08 新聞來源：工控網(wǎng)
工業(yè)4.0 時(shí)代，單芯片控制機(jī)器人更完美
最近關(guān)于工業(yè)4.0的討論層出不窮，德國工業(yè)界對其定義：是繼機(jī)械化、電氣化和信息技術(shù)之后，以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，主要是指通過信息通訊技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)/實(shí)體物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)合，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。在這一輪變革中，被譽(yù)為制造業(yè)冠上明珠的工業(yè)機(jī)器人占據(jù)無可替代的核心地位。
數(shù)據(jù)顯示，2013年共有10萬臺工業(yè)機(jī)器人銷往亞洲，同比增長18%；中國已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場，2013年中國購買并組裝近3萬7千臺工業(yè)機(jī)器人，其中國產(chǎn)機(jī)器人9000多臺，產(chǎn)量是2012年的3倍。然而外資機(jī)器人普遍以6軸或以上高端工業(yè)機(jī)器人為主，幾乎壟斷了汽車制造、焊接等高端行業(yè)領(lǐng)域，占比96%。而國產(chǎn)機(jī)器人主要應(yīng)用還是以搬運(yùn)和上下料機(jī)器人為主，處于行業(yè)的低端領(lǐng)域。由此可以看出，國產(chǎn)機(jī)器人與發(fā)達(dá)國家機(jī)器人相比還有不小差距，其根本原因在于缺乏技術(shù)的核心競爭力。
機(jī)器人制造，單芯片更具優(yōu)勢
機(jī)器人制造的難點(diǎn)在于研發(fā)周期長，成本高。Alter最近推出的工業(yè)自動化系統(tǒng)解決方案可以幫助機(jī)器人制造商實(shí)現(xiàn)從多芯片到單芯片的控制，從而加快開發(fā)周期，降低研發(fā)成本。
早期的機(jī)器人都是單手臂，強(qiáng)調(diào)兩軸水平，而機(jī)器人在工廠中的工作空間有限，單手臂已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法完成設(shè)定工作，于是出現(xiàn)多手臂機(jī)器人，現(xiàn)在甚至已經(jīng)做到了7軸，關(guān)節(jié)數(shù)、自由度已達(dá)到7個(gè)。隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的關(guān)節(jié)數(shù)會越來越多，機(jī)器手臂之間是聯(lián)動的，聯(lián)動部分的控制計(jì)算非常復(fù)雜；機(jī)器人在工作中對實(shí)時(shí)性的要求極高，機(jī)器手臂軸數(shù)越多，代表主站發(fā)送命令的封包越大，封包越大周期越長，實(shí)時(shí)性就可能降低。采訪中，Alter亞太區(qū)工業(yè)業(yè)務(wù)部市場開發(fā)首席經(jīng)理江允貴指出，多手臂機(jī)器人目前的控制方法是“MCU+DSP”模式，不僅芯片多，而且控制復(fù)雜，而Alter Cyclone V So可以取代多顆芯片，芯片減少功耗自然降低，系統(tǒng)面積減小，穩(wěn)定度自然也會提高。
IP核經(jīng)過認(rèn)證，用戶開發(fā)更放心
Alter完成的IP核會經(jīng)過安全認(rèn)證后才會提供給用戶，用戶使用經(jīng)過認(rèn)證的IP核開發(fā)產(chǎn)品更容易經(jīng)過產(chǎn)品安全認(rèn)證，因此會大大縮短認(rèn)證周期，這對用戶來說無疑是一個(gè)不錯(cuò)的“捷徑”，那么具體的認(rèn)證細(xì)節(jié)是怎么樣的？江允貴透漏，一個(gè)功能安全認(rèn)證包含軟失效和硬失效兩個(gè)方面，硬失效就是針對外面的器件，比如硬件會對電壓、電流去做保護(hù)；而關(guān)于FPGA的是軟失效，比如說單粒子翻轉(zhuǎn)，模塊經(jīng)過輻射以后內(nèi)部會發(fā)生改變進(jìn)而功能失效。因此我們提出自我診斷的IP，這些IP核放在FPGA里面，隨時(shí)不斷地自我診斷，可以確保FPGA本身沒有失效，一旦發(fā)問題，它會進(jìn)行緊急關(guān)閉，機(jī)器人停止運(yùn)動。
Alter完成的IP核會經(jīng)過安全認(rèn)證后才會提供給用戶，用戶使用經(jīng)過認(rèn)證的IP核開發(fā)產(chǎn)品更容易經(jīng)過產(chǎn)品安全認(rèn)證，因此會大大縮短認(rèn)證周期，這對用戶來說無疑是一個(gè)不錯(cuò)的“捷徑”，那么具體的認(rèn)證細(xì)節(jié)是怎么樣的？江允貴透漏，一個(gè)功能安全認(rèn)證包含軟失效和硬失效兩個(gè)方面，硬失效就是針對外面的器件，比如硬件會對電壓、電流去做保護(hù)；而關(guān)于FPGA的是軟失效，比如說單粒子翻轉(zhuǎn)，模塊經(jīng)過輻射以后內(nèi)部會發(fā)生改變進(jìn)而功能失效。因此我們提出自我診斷的IP，這些IP核放在FPGA里面，隨時(shí)不斷地自我診斷，可以確保FPGA本身沒有失效，一旦發(fā)問題，它會進(jìn)行緊急關(guān)閉，機(jī)器人停止運(yùn)動。
用戶在安全方面的具體實(shí)現(xiàn)方式是用兩個(gè)不一樣的器件進(jìn)行比對，一旦發(fā)現(xiàn)誤差會緊急停止。客戶設(shè)計(jì)好方案的進(jìn)行認(rèn)證時(shí)，他必須要說明他自己使用的是安全器件，安全軟件進(jìn)行開發(fā)，而Alter的產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過認(rèn)證，在說明的時(shí)候會簡化內(nèi)容及認(rèn)證流程，因此認(rèn)證周期就會大大縮短。
Alter的工業(yè)自動化方案還應(yīng)用于更多領(lǐng)域，比如PLC，工業(yè)以太網(wǎng)，功能安全，PLC更側(cè)重高端；工業(yè)以太網(wǎng)方面采用單片F(xiàn)PGA支持所有工業(yè)協(xié)議，客戶選擇更靈活；功能安全方面，Cyclone IV已經(jīng)通過認(rèn)證，Cyclone V未來兩年內(nèi)也會通過認(rèn)證，更有利于用戶的開發(fā)選擇。工業(yè)4.0生產(chǎn)模式必須倚靠智能工廠、智能機(jī)械、智能產(chǎn)品三者串聯(lián)，智能機(jī)器人作為連接樞紐，在其中的作用不言而喻，讓我們共同期待一個(gè)智能機(jī)器人時(shí)代的到來。摘錄工控網(wǎng)
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