国内研发单片机运动控制器问世

钱同心

【尽管运动控制器需求快速增长，但到明年整体市场规模仍将不足10亿元。]

作为核心装备的高性能工业机器人一直被国外品牌垄断，运动控制器的自主控制一直是国产机器人领域的一大痛点。

日前，由实时智能控制科技有限公司（以下简称“实时”）研发的全球首款单片机多轴驱动与控制一体化运动控制器（SCIMC）完成技术验证. 在人工智能会议 (WAIC) 上发布。

该产品将摆脱对英特尔X86处理器和微软操作系统的依赖，拥有完全自主研发的运动规划、电机控制、通讯、应用软件等IP模块，真正实现自主可控技术，打破长期在运动控制领域长期占领国外品牌。设备高端市场格局。

智能制造核心技术

凯文凯利在“失控”中写道：“布鲁克斯为设计移动机器人吸取了五个教训，包括传感器和执行器的紧密耦合——低层次的反应，而不是高层次的思考。” 强调感觉与控制的紧密耦合。

运动控制器作为工业机器人的核心技术之一，在机器人执行过程中对控制机器人的运动起到关键作用。它被称为制造设备的“心脏”和“大脑”，是“智能制造”的基础。它也是连接“智能”和“制造”的桥梁。

作为我国急需攻克的35项核心技术之一，工信部已将控制器列为我国亟待弥补的关键技术短板之一，并将其​​列入“ 《工业强基工程实施指南（2016-2020年）》计划“一站式”申报。

机械工程专家谭建荣院士也表示：“机器人引领智能制造，核心控制器是机器人的核心技术之一，是国内最需要突破的。”

但目前运动控制器领域仍被德国和日本的巨头所主导，包括德国的倍福、西门子、库卡、日本的三菱、发那科等，国内技术与国外高端产品的差距仍然很大，导致国产机器人稳定性差、精度低、故障率高。

在此背景下，今年上海提出的《上海市智能制造三年行动计划》明确提到要聚焦智能制造应用端，推动重点行业智能升级转型；零部件及关键技术装备，着力培育一批智能制造独角兽和隐形冠军企业；创新推动5G、人工智能、大数据在智能制造中的深度应用，创新长三角智能制造协同发展机制，创新智能制造应用机制、政策支持重点和支持方式。

Man是一家总部位于上海的创业公司，诞生于上海漕河泾华新天地智慧园区。公司创始人、董事长姜尧告诉第一财经记者：“运动控制器是基础性和共性技术，在智能制造、国家产业竞争力、产业安全等方面具有不可替代的作用。控制也是一样。中国的依赖对发达国家的装备行业来说也很严重，很容易被‘卡在脖子上’。”

摆脱工业大巴的束缚

随着技术的进步和完善，Real-time Man敏锐洞察到芯片技术的进步以及对运动控制领域可能带来的颠覆性影响，开始尝试使用SOC-FPGA芯片进行运动规划和单片机集中控制多轴电机控制。，这可以显着降低控制器运行复杂算法的成本。这些算法对于模拟机器的运动学和需要以精确方式移动的电机控制信号是必要的。

江瑶向第一财经记者介绍，过去借助工业总线，运动规划和电机控制的交互信息越来越多，可以支持更复杂的算法，使得速度、精度和机器人的稳定性。有很大的改进。然而，工业总线的瓶颈逐渐明显，例如带宽、绝对延迟和多个节点之间的同步。这些瓶颈制约了机器人性能的进一步提升，也抑制了业界对需要更大量数据交互才能完成的控制策略的想象。

如何摆脱工业总线的束缚，不再依赖英特尔X86控制器和微软操作系统？早在2015年，江瑶就开始思考这个问题，并开始组建团队，自主研发具有可控技术的运动控制器。

实时人团队历经四年研发和数亿美元的投入，通过不断的技术验证，打造出全球首款单片机多轴驱动与控制一体化运动控制器，研发出台式六轴工业机器人。对德国KUKA KR6机器人进行性能测试和基准测试。根据国家认证机构今年7月发布的性能测试报告，P7A的技术指标已全面超越库卡KR6。

与同等性能的工业机器人相比，Real-time Man的运动控制器具有体积小、重量轻、功耗低等特点，可广泛应用于电动汽车轮毂电机、无人机、多轴加工中心、外骨骼动力装甲和灵活的握把。

国际上，运动控制器的应用场景已经开始拓宽边界。

早在 2016 年，在苏黎世联邦理工学院组织的一场比赛中，冰岛主动假肢技术制造商 ssur 开发的第一款具有电动膝关节和踝关节的量产假臂亮相。现代运动控制器如何加速创新机电产品开发的真实示例。未来，运动控制器将在消费、工业、物联网、医疗、办公等更广泛领域开拓应用市场。

但需要指出的是，尽管运动控制器的需求增长迅速，但到明年整体市场规模仍将不足10亿元。相比之下，中国自动化和工控市场规模接近2000亿。根据工信部规划，到2020年，我国智能制造装备产业将培育成为具有国际竞争力的主导产业，完整的智能制造装备产业体系工业销售额突破3万亿元.

但在国内工控市场，国外品牌企业仍占据高端市场，国内企业定位于低端市场。对此，实时人总经理何琰告诉第一财经记者，实时人即将发布的运动控制器针对的是国内中高端市场，但性价比要高很多。高于国外竞争对手。，价格可达国际同类产品的一半。

助力人工智能落地

未来更大的市场需求来自服务机器人领域。

近日，加州大学伯克利分校研发了一款新机器人Blue供水控制器，可以完成洗碗、叠衣服、收拾房间等动作。相比工业机器人所能达到的精度，Blue 的工作要简单得多。

“虽然这些机器人反应良好，但目前最大的问题是，如果你使用工业机器人，我们必须为其添加传感器和反馈控制器，这大大增加了成本，”伯克利的一位机械工程师说。

据介绍，Blue 机械臂的材料成本为 3000 美元，但一旦量产，其价格可控制在 5000 美元，可以完成相对简单的任务。“这款机器人的设计理念是，未来机器人将由人工智能系统控制，利用视觉反馈和力反馈实现更智能的控制，就像人类控制自己的手臂一样。” 江瑶告诉第一财经记者，“这也是我们未来服务机器人努力的方向。”

何焱告诉第一财经记者，Real Time Man在现有控制系统的基础上，开发了基本的视觉功能和力觉功能，并提出了一种新型的单片机“驱动、控制、感知”运动控制器，进一步整合了感觉和控制。，使机器人更聪明，反应更灵敏。

“大脑是做决策的，小脑是做执行的。我们希望通过这个集‘驱动、控制、感知’为一体的运动控制器供水控制器，实现类似于人类小脑的功能，帮助人工智能更好地落地。” 副总经理唐文斌博士告诉第一财经记者。