随着老龄化、劳动力匮乏以及追求更高效率的当下，机器人越来越受到市场追捧，无论是工厂、车间还是家庭，都离不开小到扫地机，大到机械臂在内的产品都属于广泛意义上的机器人。
在机器人技术的进步过程中，无论是传感、处理还是执行，以及确保安全相关的关键问题上，芯片都起到了至关重要的作用。日前，德州仪器 (TI) 工业系统部门电机驱动及机器人总经理赵向源通过结合TI的产品，介绍了芯片如何赋能机器人发展的几个关键。
机器人的四大发展方向
更智能、更安全、更高效、更经济一直是机器人的发展方向，同时也是其主要的痛点。
赵向源具体解释道，此前的工业机器人基本只是执行简单的指令动作，而如今更多的机器人正在从工业机器人向协作机器人转变，在这过程中，机械臂可以更多的和外部环境或者和人互动，这就要求其具有感知以及自主决策的过程，这种智能化可以极大增强人机互动体验。
其次，则是安全方面，作为重要的工业品，机器人需要与人进行更多互动，因此对其安全性有着诸多要求。根据不同应用场景下的机器人，其安全等级是不同的。
另外在能效方面，随着绿色能源、节能减排等观念深入人心，作为功率消耗大户，工业领域如何提高能效成为了重中之重，这其中当然离不开机器人行业。
最后，则是更实惠的要求。机器人的目标是节省劳动力成本提高劳动效率，作为机器人本身也需要更加经济实用，才能降低门槛，从而更加普及。
TI全面的解决方案赋能机器人发展
在CES上，TI展示了一个AGV移动机器人，里面集成了包括TI的处理器、毫米波雷达、电机控制以及DLP等多项技术。
而在日前TI参加的上海国际嵌入式上，公司则展示了一套多轴机械臂控制系统，突出了TI在实时控制领域的技术。
此外，机器人还可以利用到TI的信号链、电源管理、电池管理等技术。
总体而言，作为主要的模拟和嵌入式供应商，TI可以为机器人系统提供绝大部分芯片，从而一站式满足机器人市场的需求。
TI在上海国际嵌入式上展示的一套多轴机械臂控制系统
广泛的可扩展处理器组合
TI通过提供了广泛的处理器产品，以应对不同的边缘计算需求，这其中包括了基于Arm的各种MPU，同时也包括了C2000 MCU以及基于Arm的MCU等等。
赵向源说道，比如在智能化方面，如果机器人想要自主的工作，就需要收集更多的数据，只有这样才能使系统更快、更准确地感知周边，从而采取各种行动或反应。显然，集成的传感器越多，数据收集越多。如今从摄像头到毫米波雷达再到激光雷达，机器人可以收集到比以前多数倍的信息。
针对毫米波雷达，TI推出了低功耗、单芯片的工业毫米波雷达传感器，集成了包括射频、前端控制、应用处理以及硬件加速器等等子系统。毫米波雷达具有高灵敏度的运动检测、在所有天气条件下都能保持稳健性、不存在隐私问题以及掩体后面的可检测性，非常适合自主导航，或电子围栏等应用中。
由于边缘计算相对于云而言具有更小的延时及更高的可靠性，因此如何融合数据，如何快速进行思考，成为了机器人如今发展过程中的最重要痛点。比如，TI的TDA4 处理器系列具有用于边缘 AI 功能的硬件加速器，有助于实时执行计算密集型任务。
另外，在机器臂、车轮等与电机有关的产品中，TI的C2000 MCU具有高精度采样、快速电流环控制以及多通道高精度的PWM输出等特点，非常适合电机类应用。另外，TI也针对Arm内核推出了Cortex-R5内核的Sitara AM2x系列产品，相比于C2000，具有多核，多协议以及ASIL-D功能安全等级等特性，因此可应用于更高性能的场景中。同时，TI也推出了采用Cortex-M0+内核的MSPM0 MCU，可以应用于更低成本的电机控制场景。
总而言之，TI的处理器平台具有丰富的可扩展性，可灵活应对不同算力、外设、接口、存储、封装等要求。
通过提高处理器的集成度，一方面提升了产品的可靠性，另外实现了小型化，此外最重要的，则是降低了系统总成本。赵向源以C2000举例道，电机控制需要采样、处理、驱动、通讯四大系统，C2000通过集成16位ADC，高精度PWM，CLA协处理器，CLB可编程逻辑单元等等丰富的功能模块，从而节约了硬件成本。一个复杂的机械臂里可能要用到几十颗处理器，实现不同的控制、通信、处理等功能，而更高集成度的处理器显然会极大减少整体的硬件成本。
除了硬件，在软件开发方面，比如TI针对边缘AI，提供了各类免费工具、软件和服务，从而帮助客户简化相关开发工作。
TI处理器与毫米波雷达在机器人中的应用
多维度的电源和信号链产品
作为机器人系统，同样离不开模拟和电源类产品。
比如机器人对ADC要求较高，除了内置之外，TI也提供了外置高精度ADC，进行电流电压采样实现闭环控制。另外，对于安全及噪音要求苛刻的场景中，TI也提供了集成隔离技术的ADC，以及具有 LVDS 接口的精密电流检测调制器等产品。
在电源相关方面，包括充电管理、电机驱动、电源转换等应用都离不开功率器件，TI近十年来一直投资氮化镓技术，将驱动、保护和零电压检测与氮化镓FET集成在一起，实现小体积、低功耗、高效率的电源管理，可广泛用于电源及电机相关场景中。另外，TI的电池管理模拟前端，以及相关的电池保护、电量监控等方面具有长期积累，可实现更精准更安全的电池管理，延长电池驱动机器人的使用寿命。
参考设计加速产品落地
目前机器人控制模式主要包括集成式控制和分布式控制两方面，过去由于算力问题，往往都采用了集中式方案，信号和电源线都是需要很长的电缆与主机相连。如今，随着机器人的形态越来越多样化，越来越需要产品模块化设计，从而缩短开发周期，这种模块化方式更适合于分布式控制系统中。
随着模块化产品的出现，机器人行业正在快速发展并实现分工协作，包括OEM、ODM、模块化供应商等角色都在机器人行业中出现。为了帮助各类厂商快速掌握相关技术，TI推出了很多参考设计，方便客户在此基础上进行二次开发。这些参考设计不止有硬件相关，还包括了测试结果，甚至是安全认证等都已实现。另外，TI也在积极扩展第三方合作伙伴，利用更多生态系统服务行业用户。
赵向源还强调，作为工业应用，机器人还要关注完整生命周期的服务，TI可以长久地为客户提供供货保证，“只要客户有需求，我们就会持续供应。”赵向源说道。
总结
赵向源所在的机器人业务部在TI已经有将近十年，这十年间正是机器人技术迅速扩大的十年。TI的产品品类非常多，所以需要有一个系统部门来更好地应对不同类别产品应用于具体的系统中。另外，需要一个既了解系统又了解产品的部门，从而更好地与客户交流，并为行业选出合适的产品，从而满足客户差异化需求，并更好地服务客户。
一直以来，TI一方面赋能机器人技术，另外也在自有的各类工厂、分拨中心中广泛利用机器人技术，以提高效率并保护人身安全，同时TI的很多客户也都在广泛利用着机器人技术。
这些实际应用，印证了机器人产业伟大的发展前景，而未来随着机器人进入各类行业中，市场还将快速成长。在这过程中，TI的目标是帮客户打造出更智能化、更安全、更高效的，能够买得起、用得起的机器人。