一場智能工業(yè)革命正席卷工業(yè)控制領域,業(yè)界對馬達控制要求正在快速增長。馬達控制是MCU應用的一項重要領域,可說是服務于我們工作與生活各個面向,而且它還占據了能源消耗中最大的一部分,所以如何實現馬達的高效控制非常重要。而隨著智能工業(yè)刮起工業(yè)4.0風暴及馬達本身設計的不斷優(yōu)化,及其帶來相應的控制方式也在轉變,這讓馬達控制器對性能的需求不斷攀升。馬達控制臨諸多挑戰(zhàn),同時也是巨大的市場新機遇,如何把握顯得很有必要,下面我們來看看XMOS是如何積極應對的。
工控智能化是大趨勢,工業(yè)型機器人應用前景看好,因此在機器人馬達控制中擔當重任的MCU將可明顯受惠?,F階段,機器手臂已開始在智能工廠的產線上發(fā)揮著重要的功能,其可取代人工進行焊接、涂裝及裝配等流程,達到更經濟、快速和準確完成標準的常規(guī)作業(yè);而隨著機器手臂日益受到重視,在機器手臂馬達控制中擔當重任的微控制器,將會有一個非常巨大的市場前景。XMOS首席執(zhí)行官Nigel Toon表示,XMOS公司非??春霉I(yè)控制領域的發(fā)展,XMOS的產品也非常適合應用在工控領域,此次展示的能夠跳舞的蜘蛛,靠一顆芯片控制了26個馬達,實現了完美的多軸控制,而且各馬達之間的協(xié)調非常和諧,體現的是XMOS產品超強的控制能力。
由于機器手臂,通常涉及多種運作機制,彼此雖各司其職但也要互相協(xié)調,因此內建于機器人中的控制器或處理器身負重任。而且機器人系統(tǒng)的自由度(Degrees of Freedom, DOF)高低取決于移動關節(jié)數目,關節(jié)數愈多,自由度越高,位移精準度也愈出色,然所須使用的馬達數量就相對較多;換言之,愈精密的工業(yè)型機器人,其內建的馬達數量愈多,也意味著控制器或處理器的數量將相應增加。此次XMOS用一顆芯片控制26個高精度馬達是一大突破。
會跳舞的蜘蛛:一顆芯片控制26個馬達
XMOS首席執(zhí)行官Nigel Toon
據Nigel Toon的透露,xCore是XMOS公司提出的一種新型架構,是一個32位的高性能多核事件驅動處理器件。既可以完成像MCU的控制功能,也可以實現像FPGA的標準時序,更能滿足像DSP的復雜數據運算處理??芍^集MCU、FPGA和DSP的特點于一身。xCore以及其獨特的架構,可以完成普通MCU所不能完成的事情。其帶有Hardware-Response™功能的、多樣化的xCORE™多核微控制器提供了一個特有的組合,它將并行多任務、執(zhí)行時間可確定的性能,與一個豐富的軟件定義外部設備庫所提供的支持結合在一起,從而能夠滿足具體設計需求。這就使得xCore多核微控制器成為了音頻、汽車、消費性產品和工業(yè)產品中,要求嚴苛的嵌入式應用的理想選擇。
此外,我們也注意到在很多場合,用戶希望把一些系統(tǒng)控制的功能與馬達控制的功能放在一顆芯片里實現,XMOS公司領先的多核微處理器技術、可配置XCore™多核微控制器就能夠有效滿足客戶所需。甚至可以根據客戶需要進行定制化操作,方便擴展,可以添加ARM等其他內核,即將多核中的其中一個核安放客戶需要的核。而且xCore最新架構的提出、開發(fā)的簡便程度和高安全的保密性,為產品的創(chuàng)新和安全的提供了參考,并打造與傳統(tǒng)微處理器器件方案不同的優(yōu)勢。
XMOS亞太區(qū)銷售總監(jiān)李錦龍則表示,現在XMOS已經和包括曉龍國際、周立功、駿龍科技在內的主流代理商合作,共同推動XMOS產品在中國市場的普及。據了解,現在一些中國廠商基于XMOS公司技術和產品開發(fā)的一些極富創(chuàng)新的成果,在國際上得到了廣泛的認可,比如OPPO在其諸如屢獲大獎的BDP-105D通用發(fā)燒級3D藍光播放機等產品中采用了XMOS的xCORE高清晰度USB音頻解決方案。XMOS的xCORE USB音頻解決方案已經被證明可以提供最高質量的USB音頻,借助xCORE技術支持的異步音頻時鐘,它可通過專用USB DAC輸入來支持DSD格式,包括標準速率DSD(DSD64)和雙倍速率DSD(DSD128或DSD2x),從而提供了無抖動(噪聲)的操作和卓越的音質。
工控領域對控制效能、精準度的要求正不斷提升,高精度的機器人不但需要高效電機,更為重要的是伺服控制系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)就像是一個智能神經網絡,它是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng),其中的控制芯片非常重要,通過控制芯片能夠更好地提高馬達控制的使用效率以實現節(jié)能的要求,是也當前市場一項主要的挑戰(zhàn)。XMOS能夠有效滿足工控對智能化、高精度、低延遲的要求,而且功耗不高。
另外,XMOS多樣化的可配置xCORE®多核微控制器使工程師能夠完全用軟件定義的方式,面向其應用需求去創(chuàng)建真正所需的硬件系統(tǒng),而且通過軟件定義外圍器件能夠大量節(jié)省外圍器件及板級空間,基于C語言的編程環(huán)境,則能夠幫助設計工程師快速進入設計狀態(tài),并支持各類IP的下載使用,減少開發(fā)周期。[!--empirenews.page--]
值得一提的是,XMOS公司還將大力進軍汽車電子市場,并推出一系列獲得AEC-Q100標準認證的xCORE多核微控制器產品。首先是因為xCORE架構是諸多車載應用的理想構件,可適用于從車載信息娛樂和駕駛員輔助到動力系統(tǒng)控制等等多種應用。其次是由于XMOS獲得AEC-Q100標準認證,表明XMOS產品的質量及穩(wěn)定性能夠滿足汽車電子等要求極為嚴苛的應用。
而據國際機器人聯合會(IFR)的數據預測,2014年中國將成為全球最大的機器人市場,到2015年中國國內工業(yè)機器人年供應量將超過2萬臺,保有量將超過13萬臺。而且近年來,我國政府相關機構相繼出臺了一系列文件,旨在加強對工業(yè)機器人產業(yè)的扶持。未來,工業(yè)機器人將在汽車產業(yè)、通信電子、金屬制品、化工塑料、家電行業(yè)等有較為廣泛及深入的應用,而XMOS亦可望搭上此波工業(yè)自動化風潮的順風車快速成長。