机器人芯片需求升级，国产化仍在路上！国产主控芯片如何布局？

机器人，一直是备受关注的热门话题。机器人伴随工业自动化革新的进程，已衍生出各种不同应用方向的细分品类。从传统的机械臂机器人，拓展到了具有导航功能的移动机器人再到结合人工智能的服务机器人，机器人的功能场景不断扩充，带动了上下游市场的高速增长。

不管是什么品类的机器人，它们需要完成的任务从流程上看无非是从感知到决策到执行。对机器人本身而言，执行层的运动控制是其最核心的能力。感知可以通过集成激光、视觉等传感器来丰富机器人的信息获取，决策则取决于各厂商的上层软件和智能算法的能力。最终落实到执行层的运控，还是依赖于机器人本身内部主控芯片主控元件赋予它的“能动性”。
机器人主控芯片上，长于控制的MCU仍然是机器人厂商最先考虑的选择，但诸如DSP和FPGA等其他芯片也声势渐起。机器人主控芯片市场会如何发展？主控芯片厂商在如何布局？电子发烧友网就相关问题与灵动微电子电机技术经理丁文双进行了交流。

灵动微电子电机技术经理：丁文双

多需求下的机器人主控

机器人市场涵盖的品类很多，从仓储机器人到巡检机器人，从码垛机器人到焊接机器人，从迎宾机器人到消毒机器人，每一个细分应用的功能都对主控芯片有着不同的要求。灵动微电子电机技术经理丁文双在接受电子发烧友网的采访中表示，传统机器人与新兴智能机器人一直是灵动微电子芯片产品的目标应用之一，不同应用方向的机器人对主控芯片的功耗、算力、可拓展性都不尽相同，灵动微电子会根据机器人市场的发展趋势，听取行业客户的意见，来做针对性布局，覆盖从小体积、低成本，到功能丰富、高算力的芯片产品系列。
小型的服务机器人对主控芯片要求不高，更看重主控芯片的成本与功耗；传统的码垛、上下料机器人则相当依赖于MCU提供精准的电机控制；到了更智能的机器人中，更需要主控芯片兼顾算力要求与拓展性。
目前单芯片的方案在国产机器人关节驱动中还是最常见的，MCU作为关节驱动的主力芯片现阶段份额还是最大的。关节驱动的需求相对比较标准化，体积小，模拟外设集成度高，另外，也有一定的成本要求。MCU在这种标准化应用中优势还是比较明显的。但是在多轴驱控一体机中，DSP+FPGA的组合兼具高性能和拓展性的优点，相比于MCU有较大的优势。这也是现在机器人芯片市场中DSP与FPGA越来越火的原因。

多轴驱控MCU何去何从？

那MCU是不是在多轴驱控中就一筹莫展，任由DSP和FPGA收割机器人多轴驱控市场呢？答案是否定的，“针对DSP+FPGA的组合兼具高性能和拓展性的这个特点，伺服领域的MCU可以采用高算力双核异构架构加上丰富的扩展IP来取代FPGA在伺服领域的作用。这样无论项目的开发速度还是成本都会更具优势。”灵动微电子给出了他们的应对办法，针对机器人应用中的痛点，对MCU进行专项能力的补足，以此来增强竞争力。

目前市场上主流的中高性能通用伺服驱动器，一般功能性能强调对标安川、松下等日系驱动器，既对性能有要求，也强调一定的可拓展性。中高性能的通用伺服通常是双芯片架构，包含MCU和FPGA。在机器人智能化的发展中，异构架构的确可以兼顾算力和扩展性，在未来高性能机器人控制应用布局上，灵动微电子规划了MCU+MPU架构的芯片，同时也会开发一些新的IP来取代FPGA在伺服领域的作用，例如ADC的解调模块和一些编码器的解调编码模块等。

机器人主控芯片国产化

在机器人推进国产化的进程中，机器人芯片的国产化率也在逐步提高，据了解，目前不少做协作机器人与移动机器人的厂商都会先考虑国产主控芯片，并保持着良好的合作关系。灵动微电子也对国产主控芯片的实力和发展持乐观态度并表示机器人这一个快速发展的行业区别于传统行业的国产替代，反过来也推动着国产MCU的创新。
机器人的未来趋势肯定是智能化和功能多样化。其应用到的MCU也会是不同规格，既会有体积小，功耗低的MCU，也需要较高算力，能有一定AI推理能力的主控MCU，还需要外设性能优异的驱动和传感类MCU。灵动微电子表示“国产MCU还在一个平台迭代，不断推陈出新的时期，对于机器人的新需求新技术，响应一定会比较快，二者形成了良好的正反馈”。

结语

在小型的机器人中，如果主控芯片只需要完成关节的控制不涉及复杂的高算力应用，机器人厂商为了摊薄成本选择M0内核为代表的主控芯片就足矣。随着机器人的智能化发展，更复杂的感知侧、执行侧要求主控芯片性能越来越高，各MCU厂商也相继推出了丰富的芯片产品组合布局机器人智能化发展，国内机器人市场的蓬勃发展离不开国产主控芯片的鼎力支持。保证性能不输的前提下，国产主控MCU利用成本、周期、响应速度等多方面优势为机器人国产化增添了不少助力。