嵌入式运动控制

作者:Trinamic

嵌入式运动控制是一个主要的新兴趋势，受到许多不同系统的互联性的驱动，例如物联网和工业物联网中的新边缘设备应用，以及其他趋势，如增加系统的集成和小型化，以及移动/可穿戴消费电子产品的传播 – 以及人工智能。

与应用相关和用户（工程）相关的几种不同趋势正在共同促进嵌入式运动控制的增加。甚至在最近出现IoT和IIoT边缘设备之前，许多这些趋势已经发生。

同时增加小型化/集成化和自动化：最重要的趋势之一，以及影响其他许多趋势的趋势之一是系统，组件和组件的小型化和集成度不断提高，同时它们也在实现自动化。在具有非常小外形尺寸的新型微型电机类型中也是如此。根据P＆M Market Research的一份报告，部分由于对微型电机的需求增加，对步进电机的需求总体上持续上升。虽然工业机械一直是步进电机的最大市场，但该报告称，它们在医疗设备，台式机制造或家庭自动化领域的不断增长将推动市场增长到2023年。

此趋势的其他应用包括3D打印和面向消费者的物联网连接设备。后一组包括连接的家庭设备，例如用于智能家居系统的窗帘，百叶窗和照相机; 环境控制，如连接的恒温器; 家电; 机器人; 无人驾驶飞机; 汽车; 以及需要步进电机的消费类设备。对于可穿戴设备，一些例子是小型便携式胰岛素泵，其包含小型步进电机，其还需要有线或无线接口并且是电池驱动的，以及虚拟现实护目镜。

由工业物联网培育

IIoT (Industrial IoT)促进了互联互通的发展：网络正在增长。带宽正在增长。通过所有网络（包括通过互联网）交换的信息量正在增长。全球半导体和技术公司将其最高的重点放在网络，数据中心和高带宽通信技术的解决方案上 – 全球电信和媒体，工业控制应用以及汽车和家庭网络。

为了跟上这一发展的步伐，需要更智能的系统，包括网络边缘的运动控制和驱动解决方案，以及标准化的API和标准接口，以便这些系统能够相互理解和通信。

AI：人工智能是算法方面的一种趋势，在软件和专用硬件中，这是一个根本性的变化。AI允许智能和自动机器，它允许系统根据可用的“信息”做出决策而无需人为控制，它允许学习/自适应机器，并允许交互式机器。由于人工智能，新的应用领域正在兴起，几年后将成为商品，如工厂和医疗应用中的先进机器人，运输和交付行业，或玩具。然而，实际上与真实的物理世界相互作用 – 将数字信息转换为物理运动，反之亦然 – 基于AI的系统需要智能执行器。这种智能致动器是嵌入式运动控制系统的示例。

嵌入式运动控制不仅意味着使用嵌入式系统进行运动控制任务，或在高度集成的微芯片中实现电机和运动控制功能。嵌入式运动控制不仅仅意味着电机控制。它意味着整个运动控制系统的缩影。

嵌入式运动控制的示例

运动控制的设计不再困难或复杂：相反，它已成为一组主流功能或构建模块，可帮助设计人员减少开发时间。我们现在可以根据工程师的特定应用需求，地嵌入功能和子模块（电机，传感器，外壳，物理接口）和逻辑（算法，通信堆栈，专用硬件加速器）。

增强集成度和小型化的例子可以在Trinamic的智能步进控制器+驱动器IC系列中找到，例如TMC5130 / TMC5160集成电机驱动器和运动控制器IC。TMC5072甚至可以直接从驱动两个电机。TMC8670专用EtherCAT运动控制器IC是最高集成度的一个例子。它是一个具有现场可编程门阵列（FPGA）和内部真实MCU的SoC，包括EtherCAT实时总线接口，协议栈以及单个器件中的伺服电机控制。

如果您考虑所有这些趋势，如AI，IoT和IIoT，很明显它们通常更多地位于处理和通信方面。然而，许多系统需要通向现实世界的桥梁。当人们考虑物联网时，他们会考虑传感器和数据（云）。然而，它是通过启用物理云来赋予物联网意义并使生活更加舒适的执行器，物理云由连接到互联网的所有物理设备组成。嵌入式运动控制是将数字与物理连接起来的桥梁。