嵌入式運動控制

作者:Trinamic

嵌入式運動控制是一個主要的新興趨勢，受到許多不同系統(tǒng)的互聯(lián)性的驅(qū)動，例如物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的新邊緣設(shè)備應(yīng)用，以及其他趨勢，如增加系統(tǒng)的集成和小型化，以及移動/可穿戴消費電子產(chǎn)品的傳播 - 以及人工智能。

與應(yīng)用相關(guān)和用戶（工程）相關(guān)的幾種不同趨勢正在共同促進(jìn)嵌入式運動控制的增加。甚至在最近出現(xiàn)IoT和IIoT邊緣設(shè)備之前，許多這些趨勢已經(jīng)發(fā)生。

同時增加小型化/集成化和自動化：最重要的趨勢之一，以及影響其他許多趨勢的趨勢之一是系統(tǒng)，組件和組件的小型化和集成度不斷提高，同時它們也在實現(xiàn)自動化。在具有非常小外形尺寸的新型微型電機類型中也是如此。根據(jù)P＆M Market Research的一份報告，部分由于對微型電機的需求增加，對步進(jìn)電機的需求總體上持續(xù)上升。雖然工業(yè)機械一直是步進(jìn)電機的最大市場，但該報告稱，它們在醫(yī)療設(shè)備，臺式機制造或家庭自動化領(lǐng)域的不斷增長將推動市場增長到2023年。

此趨勢的其他應(yīng)用包括3D打印和面向消費者的物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備。后一組包括連接的家庭設(shè)備，例如用于智能家居系統(tǒng)的窗簾，百葉窗和照相機; 環(huán)境控制，如連接的恒溫器; 家電; 機器人; 無人駕駛飛機; 汽車; 以及需要步進(jìn)電機的消費類設(shè)備。對于可穿戴設(shè)備，一些例子是小型便攜式胰島素泵，其包含小型步進(jìn)電機，其還需要有線或無線接口并且是電池驅(qū)動的，以及虛擬現(xiàn)實護(hù)目鏡。

由工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)培育

IIoT (Industrial IoT)促進(jìn)了互聯(lián)互通的發(fā)展：網(wǎng)絡(luò)正在增長。帶寬正在增長。通過所有網(wǎng)絡(luò)（包括通過互聯(lián)網(wǎng)）交換的信息量正在增長。全球半導(dǎo)體和技術(shù)公司將其最高的重點放在網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)中心和高帶寬通信技術(shù)的解決方案上 - 全球電信和媒體，工業(yè)控制應(yīng)用以及汽車和家庭網(wǎng)絡(luò)。

為了跟上這一發(fā)展的步伐，需要更智能的系統(tǒng)，包括網(wǎng)絡(luò)邊緣的運動控制和驅(qū)動解決方案，以及標(biāo)準(zhǔn)化的API和標(biāo)準(zhǔn)接口，以便這些系統(tǒng)能夠相互理解和通信。

AI：人工智能是算法方面的一種趨勢，在軟件和專用硬件中，這是一個根本性的變化。AI允許智能和自動機器，它允許系統(tǒng)根據(jù)可用的“信息”做出決策而無需人為控制，它允許學(xué)習(xí)/自適應(yīng)機器，并允許交互式機器。由于人工智能，新的應(yīng)用領(lǐng)域正在興起，幾年后將成為商品，如工廠和醫(yī)療應(yīng)用中的先進(jìn)機器人，運輸和交付行業(yè)，或玩具。然而，實際上與真實的物理世界相互作用 - 將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為物理運動，反之亦然 - 基于AI的系統(tǒng)需要智能執(zhí)行器。這種智能致動器是嵌入式運動控制系統(tǒng)的示例。

嵌入式運動控制不僅意味著使用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行運動控制任務(wù)，或在高度集成的微芯片中實現(xiàn)電機和運動控制功能。嵌入式運動控制不僅僅意味著電機控制。它意味著整個運動控制系統(tǒng)的縮影。

嵌入式運動控制的示例

運動控制的設(shè)計不再困難或復(fù)雜：相反，它已成為一組主流功能或構(gòu)建模塊，可幫助設(shè)計人員減少開發(fā)時間。我們現(xiàn)在可以根據(jù)工程師的特定應(yīng)用需求，地嵌入功能和子模塊（電機，傳感器，外殼，物理接口）和邏輯（算法，通信堆棧，專用硬件加速器）。

增強集成度和小型化的例子可以在Trinamic的智能步進(jìn)控制器+驅(qū)動器IC系列中找到，例如TMC5130 / TMC5160集成電機驅(qū)動器和運動控制器IC。TMC5072甚至可以直接從驅(qū)動兩個電機。TMC8670專用EtherCAT運動控制器IC是最高集成度的一個例子。它是一個具有現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和內(nèi)部真實MCU的SoC，包括EtherCAT實時總線接口，協(xié)議棧以及單個器件中的伺服電機控制。

如果您考慮所有這些趨勢，如AI，IoT和IIoT，很明顯它們通常更多地位于處理和通信方面。然而，許多系統(tǒng)需要通向現(xiàn)實世界的橋梁。當(dāng)人們考慮物聯(lián)網(wǎng)時，他們會考慮傳感器和數(shù)據(jù)（云）。然而，它是通過啟用物理云來賦予物聯(lián)網(wǎng)意義并使生活更加舒適的執(zhí)行器，物理云由連接到互聯(lián)網(wǎng)的所有物理設(shè)備組成。嵌入式運動控制是將數(shù)字與物理連接起來的橋梁。