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為了進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)制造企業(yè)數(shù)字化變革進(jìn)程，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合，助力智能制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)落地，由高科技門(mén)戶OFweek維科網(wǎng)主辦，OFweek維科網(wǎng)·工控、OFweek維科網(wǎng)·機(jī)器人承辦的“OFweek 2023(第四屆)中國(guó)智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型大會(huì)暨數(shù)字化工業(yè)展覽會(huì)”于8月28-30日在深圳福田會(huì)展中心成功舉辦。

8月28日下午場(chǎng)的主題為“機(jī)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(mén)電機(jī)驅(qū)動(dòng)及機(jī)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(jī)器人創(chuàng)新”。

德州儀器工業(yè)系統(tǒng)部門(mén)電機(jī)驅(qū)動(dòng)及機(jī)器人總經(jīng)理趙向源

(資料圖片)

目前，機(jī)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(lè)、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域。趙向源表示，雖然機(jī)器人越來(lái)越智能，應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越多，但依然存在不少技術(shù)上的問(wèn)題，最為突出的是機(jī)器人開(kāi)發(fā)、運(yùn)用和維護(hù)等成本比較高，高昂的成本直接影響了機(jī)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(jī)器人的創(chuàng)新技術(shù)。

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

為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的應(yīng)用場(chǎng)景，機(jī)器人需要實(shí)現(xiàn)信息感知、信息處理、信息執(zhí)行三個(gè)功能于一體。這對(duì)機(jī)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(shí)需要機(jī)器人能夠集成豐富的傳感器接口，同時(shí)需要集成圖像視覺(jué)壓縮器、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信等來(lái)滿足不同場(chǎng)景的要求。

作為機(jī)器人的核心技術(shù)，機(jī)器視覺(jué)更多的會(huì)受限于環(huán)境。對(duì)于分辨率和清晰度不高的惡劣復(fù)雜環(huán)境，機(jī)器視覺(jué)無(wú)法識(shí)別，比如在雨霧天氣，機(jī)器視覺(jué)很難捕捉到有用的信息。目前在工業(yè)、安防、消費(fèi)電子、交通等領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用視覺(jué)感知技術(shù)，很多攝像頭都帶有AI的圖像識(shí)別能力，但運(yùn)用效果不是很好?；谶@種視覺(jué)處理問(wèn)題，TI推出了66GHz和77GHz的雷達(dá)傳感器，可以在黑暗或者低分辨率場(chǎng)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(jī)器人的環(huán)境感知技術(shù)要實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，不僅僅是機(jī)器視覺(jué)，還需要將聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等各種方式的感知技術(shù)融合在一起。聽(tīng)覺(jué)感知主要應(yīng)用在語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音交互，而觸覺(jué)感知是機(jī)器人抓握抬舉等功能的保障。如何把多個(gè)感知系統(tǒng)融合到一起，實(shí)現(xiàn)多模式識(shí)別的功能，這是機(jī)器人感知系統(tǒng)能夠提升一個(gè)臺(tái)階的關(guān)鍵。

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

機(jī)器人的應(yīng)用注重三個(gè)特點(diǎn)：實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)通信、功能安全

趙向源表示，機(jī)器人的應(yīng)用注重三個(gè)特點(diǎn)：實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)通信、功能安全。針對(duì)這三個(gè)特點(diǎn)，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(shí)時(shí)控制

機(jī)器人控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)要求非常高，從信息入口到計(jì)算再到執(zhí)行，整個(gè)過(guò)程需要具備低延時(shí)、低抖動(dòng)、高可靠性的條件。

系統(tǒng)控制器是整個(gè)機(jī)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(shí)的實(shí)時(shí)控制，為了針對(duì)實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)響應(yīng)控制的需求。

2.實(shí)時(shí)通信

實(shí)時(shí)通信是機(jī)器人非常重要的通信要求，比如現(xiàn)在比較流行的TSN時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)以太網(wǎng)模塊可以通過(guò)單個(gè)硬件以及其他不同部件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議的支持，很大程度上節(jié)省硬件設(shè)計(jì)的成本。在軟件上，TI可以支持深度學(xué)習(xí)庫(kù)，針對(duì)深度學(xué)習(xí)庫(kù)，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(kù)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(lái)實(shí)現(xiàn)整顆NPU系統(tǒng)級(jí)功能安全設(shè)計(jì)。

趙向源表示，TI非常注重工業(yè)市場(chǎng)上的功能安全特性，專門(mén)推出了針對(duì)功能安全的MCU，MCU里配置一個(gè)主控內(nèi)核，一個(gè)影子內(nèi)核，通過(guò)這兩個(gè)內(nèi)核的協(xié)助、操作，可以極大的提升整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的功能安全。

成本效益凸顯，機(jī)器人的小型化和集成化成為未來(lái)發(fā)展方向

機(jī)器人系統(tǒng)造價(jià)高昂，維護(hù)成本和開(kāi)發(fā)成本都比較高，所以機(jī)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(guò)技術(shù)優(yōu)化，減少成本支出。

TI提供的機(jī)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(yùn)行高級(jí)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(shí)還有R核，可以通過(guò)R核驅(qū)動(dòng)需要實(shí)時(shí)控制要求比較高的場(chǎng)景，在一系列處理器上，也會(huì)集成通信等模塊，可以更好的進(jìn)行工業(yè)實(shí)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(guò)安全認(rèn)證，TI也可以協(xié)助客戶完成從芯片到系統(tǒng)級(jí)的功能安全等級(jí)認(rèn)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(shí)現(xiàn)。

模擬和嵌入式技術(shù)能夠助力機(jī)器人實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、實(shí)時(shí)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(jī)器人使用成本。在機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，TI有著非常豐富的技術(shù)儲(chǔ)備。值得一提的是，TI提供專門(mén)的機(jī)器人學(xué)習(xí)手冊(cè)，該手冊(cè)詳細(xì)介紹了模擬、MCU、處理器、通信等方面的技術(shù)知識(shí)，并且提供中文版。想要獲得上述資料，請(qǐng)登錄TI官網(wǎng)進(jìn)行下載。