工业4.0 时代，单芯片控制机器人更完美

最近关于工业4.0的讨论层出不穷，德国工业界对其定义：是继机械化、电气化和信息技术之后，以智能制造为主导的第四次工业革命，主要是指通过信息通讯技术和虚拟网络/实体物理网络系统的结合，将制造业向智能化转型。在这一轮变革中，被誉为制造业冠上明珠的工业机器人占据无可替代的核心地位。

数据显示，2013年共有10万台工业机器人销往亚洲，同比增长18%；中国已成为全球最大的工业机器人市场，2013年中国购买并组装近3万7千台工业机器人，其中国产机器人9000多台，产量是2012年的3倍。然而外资机器人普遍以6轴或以上高端工业机器人为主，几乎垄断了汽车制造、焊接等高端行业领域，占比96%。而国产机器人主要应用还是以搬运和上下料机器人为主，处于行业的低端领域。由此可以看出，国产机器人与发达国家机器人相比还有不小差距，其根本原因在于缺乏技术的核心竞争力。

机器人制造，单芯片更具优势 机器人制造的难点在于研发周期长，成本高。Altera最近推出的工业自动化系统解决方案可以帮助机器人制造商实现从多芯片到单芯片的控制，从而加快开发周期，降低研发成本。

早期的机器人都是单手臂，强调两轴水平，而机器人在工厂中的工作空间有限，单手臂已经远远无法完成设定工作，于是出现多手臂机器人，现在甚至已经做到了7轴，关节数、自由度已达到7个。随着技术的发展，机器人的关节数会越来越多，机器手臂之间是联动的，联动部分的控制计算非常复杂；机器人在工作中对实时性的要求极高，机器手臂轴数越多，代表主站发送命令的封包越大，封包越大周期越长，实时性就可能降低。采访中，Altera亚太区工业业务部市场开发首席经理江允贵指出，多手臂机器人目前的控制方法是“MCU+DSP”模式，不仅芯片多，而且控制复杂，而Altera Cyclone V SoC可以取代多颗芯片，芯片减少功耗自然降低，系统面积减小，稳定度自然也会提高。

Altera FPGA控制的多手臂机器人

IP核经过认证，用户开发更放心 Altera完成的IP核会经过安全认证后才会提供给用户，用户使用经过认证的IP核开发产品更容易经过产品安全认证，因此会大大缩短认证周期，这对用户来说无疑是一个不错的“捷径”，那么具体的认证细节是怎么样的？江允贵透漏，一个功能安全认证包含软失效和硬失效两个方面，硬失效就是针对外面的器件，比如硬件会对电压、电流去做保护；而关于FPGA的是软失效，比如说单粒子翻转，模块经过辐射以后内部会发生改变进而功能失效。因此我们提出自我诊断的IP，这些IP核放在FPGA里面，随时不断地自我诊断，可以确保FPGA本身没有失效，一旦发问题，它会进行紧急关闭，机器人停止运动。

用户在安全方面的具体实现方式是用两个不一样的器件进行比对，一旦发现误差会紧急停止。客户设计好方案的进行认证时，他必须要说明他自己使用的是安全器件，安全软件进行开发，而Altera的产品已经经过认证，在说明的时候会简化内容及认证流程，因此认证周期就会大大缩短。

Altera的工业自动化方案还应用于更多领域，比如PLC，工业以太网，功能安全，PLC更侧重高端；工业以太网方面采用单片FPGA支持所有工业协议，客户选择更灵活；功能安全方面，Cyclone IV已经通过认证，Cyclone V未来两年内也会通过认证，更有利于用户的开发选择。工业4.0生产模式必须倚靠智能工厂、智能机械、智能产品三者串联，智能机器人作为连接枢纽，在其中的作用不言而喻，让我们共同期待一个智能机器人时代的到来。