基于模块化易于配置的原型平台加速工业机器人的开发

　　智能制造是基于新一代信息技术与先进制造技术深度融合，贯穿于设计、生产、管理、服务等各个环节，具有自感知、自决策、自执行、自适应、自学习等特征，旨在提高制造业质量、效益和核心竞争力的先进生产方式。近日，工业和信息化部、国家发展改革委等八部门联合发布了《“十四五”机器人产业发展规划》，提出到2025年，中国将成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地，机器人产业营业收入年均增长超过20%，制造业机器人密度实现翻番。

　　随着自动化本质的不断发展，工厂里的机器人不再是孤立地工作，而是与人类协同工作，这类机器人通常被称为协作机器人。与自动驾驶汽车一样，这些机器人同样需要依靠先进的传感解决方案来进行三维感测周围环境，以确保它们在执行重复且复杂任务时的高度安全。如何使得由众多传感器连接的机器人变得更智能、更安全，工业机器人快速原型制作平台就显得格外重要。亚德诺半导体(ADI)公司就在工业机器人快速原型制作平台上，从运动控制、功能安全、高级检测和系统级设计等领域去引领工业机器人技术革命。从电机驱动器和伺服系统到检测和连接，ADI 提供了完整的系统、技术和解决方案产品以实现更智能、更灵活的机器人。

　　协作机器人原型开发需要什么样的评估平台?第一，平台需要可扩展，它必须是模块化的，支持使用不同的可互换卡，能轻松连接不同的模块或卡来测试和评估众多功能，而不像典型的评估平台仅附带少数功能。第二，模块需要提供高度的软件灵活性，例如，机器人平台可以采用开源资源，支持各种不同的操作系统。第三，该平台必须提供一定程度的硬件灵活性，为不同的接口类型提供多种连接选项，并通过FPGA能力来应对各种应用。ADI提供的可配置运动和机器人平台，有针对电机驱动、位置反馈、FPGA、工业以太网和电流检测的连接选项。

ADI可配置的运动和机器人平台

　　ADI这款可配置的运动和机器人平台专为技术评估、原型制作或BOG开发而设计，它是一个独立的开发平台，带有FPGA开发所需的全部标准器件，具有板载HyClone、FPGA SOM，可通过低引脚数FPGA夹层卡轻松扩展。该平台可以由电源供电，并配备多种接口，可满足所有连接需求，是各种终端市场中的电机控制和工业机器人应用的出色选择。据悉，这款可配置的运动和机器人平台还包含一个速度为 1Gb 的以太网 PHY、HDMI 发射器、SD 卡连接器、按钮、LED、微型 USB 控制台端口，以及适用于所有板载电压的强大开关模式电源。

　　在严苛的工业环境中，需要使用能在高环境温度下运行的更高功率密度的电源管理解决方案，来支持尺寸更小巧的智能运动控制应用，例如ADI的低静态电流、低压差线性稳压器ADP121，该稳压器采用2.3 V至5.5 V电源供电，最大输出电流为150 mA。在150 mA负载下压差仅为135 mV，不仅可提高效率，而且能使器件在很宽的输入电压范围内工作，满载时静态电流低至30μA。

　　智能制造基于智能运动应用网络，在资产和更高级别的控制和管理网络之间共享数据，这有赖于像ADI的低功耗和低延迟PHY ADIN1300。 这种工业以太网PHY是为要求工作环境温度高达105°C的工业应用而开发的，已根据EMC和可靠性标准进行广泛测试，以在严苛的工业应用中运行。低延迟PHY支持更低的周期时间网络，支持将更多设备连接到网络，并满足复杂、高性能确定性运动应用的时序要求。

　　此外，在整个自动化系统中，温度检测无处不在。为了达到高性能温度检测和控制解决方案中所需的低噪声和低漂移规格，设计人员必须考虑多种因素以及每种因素对整个系统的影响。ADI的AD7415是完整的温度监控系统，包含一个带隙温度传感器和一个10位ADC，用于监控温度读数，并将其数字化。该器件具有2.7 V电源电压、低电源电流、串行接口和小尺寸封装，使其非常适合于各种应用。

　　人机接口(HMI)常用于通过人类可读视觉表示方式显示来自可编程逻辑控制器(PLC)的数据，采用外部高清多媒体接口(HDMI)端口的HMI装置更小巧，更容易安装到采用标准DIN电源轨的控制台中，也可用于监控PLC。 ADI的ADV7511是一款225 MHz高清多媒体接口发送器，其数字视频接口集成一个HDMI 1.4和DVI 1.0兼容发送器，支持所有高清电视格式(包括12位深色1080p)。ADV7511支持HDMI 1.4特有功能、HEAC (ARC)和3D视频以及x.v.Color、高比特率音频和可编程AVI Infoframe。此外，ADV7511内置HDCP支持功能，可以安全传输HDCP 1.4协议规定的受保护内容。

　　如今，制造商需要以更少的投入做更多的事情，将单项任务而不是整个工作实现自动化。枯燥、肮脏和危险的任务现在可自动完成以增强人类工作能力。这会将员工从繁琐重复的任务中解放出来，让他们有时间去做更有技巧、更具认知价值的工作，同时减少受伤的风险。这种工作能力增强可较大限度地发挥员工潜力，提高工作满意度，尽可能减少员工流失。传统上，运动控制涉及使用低成本的微控制器。然而，当今苛刻的生产环境需要实时、低延迟和多功能的传感和反馈选项。ADI公司的这款可重构运动和机器人平台可以帮助用户开发更好的高精度工业机器人设备，模块化、易于配置的解决方案也为用户提供了处理各种运动控制应用所需的灵活性。