在今年的慕尼黑上海電子展上，機(jī)器人技術(shù)成為聚光燈下的焦點(diǎn)。但這一次的關(guān)注點(diǎn)不再是“能不能做”，而是“能不能用”。尤其是在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，越來(lái)越多的企業(yè)意識(shí)到，從協(xié)作機(jī)器人到人形機(jī)器人，技術(shù)躍遷已不只是動(dòng)作模仿，而是對(duì)整套電子系統(tǒng)架構(gòu)的全面挑戰(zhàn)。誰(shuí)能提供更小、更高效、更智能的底層系統(tǒng)，誰(shuí)就能在下一輪工業(yè)機(jī)器人浪潮中占據(jù)先機(jī)。

德州儀器（TI）在本次展會(huì)上集中展示了圍繞機(jī)器人與工業(yè)自動(dòng)化的系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新方案。在現(xiàn)場(chǎng)演示中，從電機(jī)控制、感知融合到通信架構(gòu)與AI推理，全鏈條的系統(tǒng)能力背后，是TI將“芯片+系統(tǒng)+場(chǎng)景”三位一體的思路落地于工業(yè)自動(dòng)化全鏈路。

在工控網(wǎng)看來(lái)，機(jī)器人系統(tǒng)與工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)正在以肉眼可見(jiàn)的速度融合。人形機(jī)器人不再是實(shí)驗(yàn)室中的獨(dú)立系統(tǒng)，而是正在成為智能工廠(chǎng)的新型生產(chǎn)單元，控制邏輯、通信接口、邊緣感知能力，正加速向工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系靠攏。

人形機(jī)器人進(jìn)入工業(yè)，芯片成為控制系統(tǒng)的中樞

過(guò)去十年，協(xié)作機(jī)器人在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的興起曾被認(rèn)為是制造柔性化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折。而今，當(dāng)人形機(jī)器人試圖從研發(fā)機(jī)構(gòu)走向生產(chǎn)一線(xiàn)，一個(gè)更加顯著的信號(hào)正在浮現(xiàn)——工業(yè)自動(dòng)化的邊界正在被重塑。從搬運(yùn)、巡檢到精細(xì)裝配，機(jī)器人系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)“重復(fù)執(zhí)行”，更要具備“環(huán)境適應(yīng)”和“自主調(diào)整”的能力。

這種能力的背后，是對(duì)技術(shù)底座提出的新要求。以人形機(jī)器人為例，它包含多個(gè)高自由度關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)都對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)與控制單元，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極其密集，對(duì)能效、通信、感知、同步控制的要求極高。簡(jiǎn)單堆疊器件已無(wú)法滿(mǎn)足集成性與實(shí)時(shí)性的雙重挑戰(zhàn)，系統(tǒng)級(jí)集成能力成為產(chǎn)業(yè)落地的關(guān)鍵。

工控網(wǎng)此前分析指出：機(jī)器人真正進(jìn)入工業(yè)，需要解決兩個(gè)底層問(wèn)題——控制系統(tǒng)是否具備平臺(tái)化能力，通信架構(gòu)能否與現(xiàn)有工控標(biāo)準(zhǔn)深度兼容。而這正是此次TI在展會(huì)上集中回應(yīng)的方向。

德州儀器中國(guó)區(qū)技術(shù)支持總監(jiān)趙向源向工控網(wǎng)介紹到，TI本次展會(huì)展出的機(jī)器人電機(jī)控制系統(tǒng)，也是系統(tǒng)化設(shè)計(jì)理念的典型體現(xiàn)。人形機(jī)器人常包含幾十個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)需要獨(dú)立電源管理與驅(qū)動(dòng)控制。傳統(tǒng)的模塊組合方式不僅能耗高、集成差、維護(hù)成本大，還限制了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈活性。

TI展示的基于GaN（氮化鎵）技術(shù)的48V電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與48V/85A、4kW小型三相逆變器，通過(guò)高開(kāi)關(guān)頻率與器件集成度的提升，顯著減小了驅(qū)動(dòng)模塊體積。尤其是在大功率關(guān)節(jié)應(yīng)用中，該方案實(shí)現(xiàn)了高輸出密度與小型化結(jié)構(gòu)的兼容，滿(mǎn)足了人形機(jī)器人對(duì)空間、功率的雙重要求。

此外，TI在芯片定義階段便集成了功能安全設(shè)計(jì)，包括過(guò)流、過(guò)熱、欠壓保護(hù)與自診斷機(jī)制，簡(jiǎn)化工程師外圍系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。這種“設(shè)計(jì)即安全”的理念，正逐漸成為機(jī)器人乃至整個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)的新基線(xiàn)。

工控網(wǎng)認(rèn)為，TI展出的“4000W小型化驅(qū)動(dòng)方案”尤其具有參考價(jià)值。這種高功率、模塊化的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)將大幅提升機(jī)器人整機(jī)開(kāi)發(fā)效率，有望成為行業(yè)通用架構(gòu)模板。

從機(jī)器人拓展到工廠(chǎng)控制，TI構(gòu)建統(tǒng)一硬件底座

機(jī)器人系統(tǒng)升級(jí)的本質(zhì)，不是提升單個(gè)組件性能，而是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的高效協(xié)同。在此次展會(huì)上，TI圍繞“從芯片到工業(yè)系統(tǒng)”的系統(tǒng)力戰(zhàn)略，重點(diǎn)展示了多項(xiàng)融合機(jī)器人與工業(yè)控制需求的產(chǎn)品和平臺(tái)，反映了從“芯片性能”走向“系統(tǒng)支撐”的清晰路徑。

我們前文也提到，TI通過(guò)基于GaN的高功率驅(qū)動(dòng)器與小型逆變器方案，進(jìn)一步壓縮機(jī)器人關(guān)節(jié)的電源控制單元尺寸，提升靈活性與結(jié)構(gòu)兼容性。這類(lèi)高功率密度驅(qū)動(dòng)方案，同樣適用于工業(yè)自動(dòng)化中對(duì)伺服電機(jī)控制有高集成度、高響應(yīng)性要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

在現(xiàn)場(chǎng)，趙向源詳細(xì)了TI在感知層面、通信層面的創(chuàng)新發(fā)展。在感知層面上，TI也在構(gòu)建多模態(tài)傳感融合平臺(tái)，將視覺(jué)、雷達(dá)與IMU等多傳感模塊集成，并通過(guò)內(nèi)置AI加速引擎實(shí)現(xiàn)環(huán)境建模與目標(biāo)識(shí)別，使機(jī)器人具備更強(qiáng)的動(dòng)態(tài)環(huán)境適應(yīng)能力。TI的毫米波雷達(dá)產(chǎn)品不僅服務(wù)于機(jī)器人導(dǎo)航避障，也廣泛應(yīng)用于A(yíng)GV/AMR、倉(cāng)儲(chǔ)物流以及工廠(chǎng)自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)中的人員檢測(cè)、距離監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵任務(wù)，滿(mǎn)足工業(yè)場(chǎng)景中對(duì)非接觸式、高精度感知能力的需求。

通信層面，TI推出基于SPE（單對(duì)以太網(wǎng)）的工業(yè)通信解決方案，顯著減少機(jī)器人系統(tǒng)的布線(xiàn)復(fù)雜度，并通過(guò)優(yōu)化EMI抑制與高速數(shù)據(jù)傳輸能力，實(shí)現(xiàn)高帶寬、低延遲的通信性能，為柔性制造中的機(jī)器人與工廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫融合奠定基礎(chǔ)。趙向源表示，這種統(tǒng)一通信底座的建設(shè)，是為了打通機(jī)器人、工控控制器、邊緣傳感設(shè)備之間的全鏈路通信，讓系統(tǒng)協(xié)同更高效、更具安全性。

趙向源表示：“我們希望通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)，幫助設(shè)備商實(shí)現(xiàn)通信更快、布線(xiàn)更輕、功能更安全?！蓖瑫r(shí)他表示，我們整個(gè)工廠(chǎng)智能制造在往工業(yè)4.0發(fā)展，（即智能化、自動(dòng)化方向），對(duì)各種檢測(cè)工具模塊、實(shí)時(shí)控制，甚至功能安全，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)提出了更高的要求。對(duì)此，德州儀器也有完整的解決方案，希望致力于產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)智能制造的升級(jí)，能夠使整個(gè)工廠(chǎng)通信延遲更低，使整個(gè)工廠(chǎng)效率變得更高。

適用于工業(yè)通信的多協(xié)議棧

在控制平臺(tái)方面，趙向源介紹到TI基于A(yíng)rm多核處理器的多軸電機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅支持多個(gè)伺服軸同步控制，而且是單芯片控制，同時(shí)集成SSM模塊，兼容EtherCAT、PROFINET、TSN等主流工業(yè)協(xié)議，滿(mǎn)足機(jī)器人與裝配線(xiàn)等高復(fù)雜度設(shè)備的部署需求。

具有位置反饋和工業(yè)通信協(xié)議的6 軸電機(jī)控制方案

總體來(lái)看，工控網(wǎng)認(rèn)為，TI正在打造的是一個(gè)以芯片為核心、以系統(tǒng)為導(dǎo)向、以場(chǎng)景為落點(diǎn)的工業(yè)級(jí)平臺(tái)，既能快速集成，又能深度定制，成為智能制造新架構(gòu)的底層基石。TI本次展會(huì)展示的產(chǎn)品不再是單一器件堆疊，而是一套可以廣泛嵌入工業(yè)系統(tǒng)的平臺(tái)級(jí)能力框架。隨著邊緣智能、功能安全和控制閉環(huán)的需求提升，這種以芯片為核心、以系統(tǒng)為導(dǎo)向的方案將逐步成為工廠(chǎng)自動(dòng)化的技術(shù)主線(xiàn)。

工控網(wǎng)點(diǎn)評(píng)

從本次展會(huì)可以看出，德州儀器已經(jīng)不再是傳統(tǒng)意義上的器件供應(yīng)商，而正在轉(zhuǎn)型為工業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)的底層推動(dòng)者，產(chǎn)品正在從單點(diǎn)器件向系統(tǒng)平臺(tái)演進(jìn)，從電機(jī)控制到通信架構(gòu)，從AI感知到邊緣實(shí)時(shí)控制，TI正在構(gòu)建一個(gè)覆蓋整條工業(yè)鏈路的芯片支撐體系。

機(jī)器人是一個(gè)切口，更大的格局是整個(gè)智能工廠(chǎng)的重塑。在制造業(yè)加速智能化的背景下，誰(shuí)能提供性能、效率與平臺(tái)化兼具的底層技術(shù)，誰(shuí)就有能力定義下一個(gè)時(shí)代的工業(yè)架構(gòu)。而TI，正在用它的系統(tǒng)級(jí)思維給出自己的答案。

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