最近關(guān)于工業(yè)4.0的討論層出不窮，德國(guó)工業(yè)界對(duì)其定義：是繼機(jī)械化、電氣化和信息技術(shù)之后，以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，主要是指通過(guò)信息通訊技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)/實(shí)體物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)合，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。在這一輪變革中，被譽(yù)為制造業(yè)冠上明珠的工業(yè)機(jī)器人占據(jù)無(wú)可替代的核心地位。

數(shù)據(jù)顯示，2013年共有10萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)往亞洲，同比增長(zhǎng)18%；中國(guó)已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，2013年中國(guó)購(gòu)買(mǎi)并組裝近3萬(wàn)7千臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，其中國(guó)產(chǎn)機(jī)器人9000多臺(tái)，產(chǎn)量是2012年的3倍。然而外資機(jī)器人普遍以6軸或以上高端工業(yè)機(jī)器人為主，幾乎壟斷了汽車(chē)制造、焊接等高端行業(yè)領(lǐng)域，占比96%。而國(guó)產(chǎn)機(jī)器人主要應(yīng)用還是以搬運(yùn)和上下料機(jī)器人為主，處于行業(yè)的低端領(lǐng)域。由此可以看出，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人與發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)器人相比還有不小差距，其根本原因在于缺乏技術(shù)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

機(jī)器人制造，單芯片更具優(yōu)勢(shì) 機(jī)器人制造的難點(diǎn)在于研發(fā)周期長(zhǎng)，成本高。Altera最近推出的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)解決方案可以幫助機(jī)器人制造商實(shí)現(xiàn)從多芯片到單芯片的控制，從而加快開(kāi)發(fā)周期，降低研發(fā)成本。

早期的機(jī)器人都是單手臂，強(qiáng)調(diào)兩軸水平，而機(jī)器人在工廠中的工作空間有限，單手臂已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法完成設(shè)定工作，于是出現(xiàn)多手臂機(jī)器人，現(xiàn)在甚至已經(jīng)做到了7軸，關(guān)節(jié)數(shù)、自由度已達(dá)到7個(gè)。隨著技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人的關(guān)節(jié)數(shù)會(huì)越來(lái)越多，機(jī)器手臂之間是聯(lián)動(dòng)的，聯(lián)動(dòng)部分的控制計(jì)算非常復(fù)雜；機(jī)器人在工作中對(duì)實(shí)時(shí)性的要求極高，機(jī)器手臂軸數(shù)越多，代表主站發(fā)送命令的封包越大，封包越大周期越長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性就可能降低。采訪中，Altera亞太區(qū)工業(yè)業(yè)務(wù)部市場(chǎng)開(kāi)發(fā)首席經(jīng)理江允貴指出，多手臂機(jī)器人目前的控制方法是“MCU+DSP”模式，不僅芯片多，而且控制復(fù)雜，而Altera Cyclone V SoC可以取代多顆芯片，芯片減少功耗自然降低，系統(tǒng)面積減小，穩(wěn)定度自然也會(huì)提高。

Altera FPGA控制的多手臂機(jī)器人

IP核經(jīng)過(guò)認(rèn)證，用戶(hù)開(kāi)發(fā)更放心 Altera完成的IP核會(huì)經(jīng)過(guò)安全認(rèn)證后才會(huì)提供給用戶(hù)，用戶(hù)使用經(jīng)過(guò)認(rèn)證的IP核開(kāi)發(fā)產(chǎn)品更容易經(jīng)過(guò)產(chǎn)品安全認(rèn)證，因此會(huì)大大縮短認(rèn)證周期，這對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一個(gè)不錯(cuò)的“捷徑”，那么具體的認(rèn)證細(xì)節(jié)是怎么樣的？江允貴透漏，一個(gè)功能安全認(rèn)證包含軟失效和硬失效兩個(gè)方面，硬失效就是針對(duì)外面的器件，比如硬件會(huì)對(duì)電壓、電流去做保護(hù)；而關(guān)于FPGA的是軟失效，比如說(shuō)單粒子翻轉(zhuǎn)，模塊經(jīng)過(guò)輻射以后內(nèi)部會(huì)發(fā)生改變進(jìn)而功能失效。因此我們提出自我診斷的IP，這些IP核放在FPGA里面，隨時(shí)不斷地自我診斷，可以確保FPGA本身沒(méi)有失效，一旦發(fā)問(wèn)題，它會(huì)進(jìn)行緊急關(guān)閉，機(jī)器人停止運(yùn)動(dòng)。

用戶(hù)在安全方面的具體實(shí)現(xiàn)方式是用兩個(gè)不一樣的器件進(jìn)行比對(duì)，一旦發(fā)現(xiàn)誤差會(huì)緊急停止?？蛻?hù)設(shè)計(jì)好方案的進(jìn)行認(rèn)證時(shí)，他必須要說(shuō)明他自己使用的是安全器件，安全軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而Altera的產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過(guò)認(rèn)證，在說(shuō)明的時(shí)候會(huì)簡(jiǎn)化內(nèi)容及認(rèn)證流程，因此認(rèn)證周期就會(huì)大大縮短。

Altera的工業(yè)自動(dòng)化方案還應(yīng)用于更多領(lǐng)域，比如PLC，工業(yè)以太網(wǎng)，功能安全，PLC更側(cè)重高端；工業(yè)以太網(wǎng)方面采用單片F(xiàn)PGA支持所有工業(yè)協(xié)議，客戶(hù)選擇更靈活；功能安全方面，Cyclone IV已經(jīng)通過(guò)認(rèn)證，Cyclone V未來(lái)兩年內(nèi)也會(huì)通過(guò)認(rèn)證，更有利于用戶(hù)的開(kāi)發(fā)選擇。工業(yè)4.0生產(chǎn)模式必須倚靠智能工廠、智能機(jī)械、智能產(chǎn)品三者串聯(lián)，智能機(jī)器人作為連接樞紐，在其中的作用不言而喻，讓我們共同期待一個(gè)智能機(jī)器人時(shí)代的到來(lái)。