關(guān)于FPGA在機器人上的應(yīng)用

智能工業(yè)快速發(fā)展，工業(yè)機器人的出現(xiàn)，很大程度上幫助人類減少了勞動力。賽靈思系列芯片正以燎原之勢席卷整個行業(yè)，有著不可小覷的影響。為此，電子發(fā)燒友《機器人技術(shù)特刊》誠邀賽靈思探討FPGA在機器人中的運用。

機器人作為工業(yè)4.0時代的重頭戲，各大廠商紛紛進(jìn)軍布局市場，然而在智能方面上存在些許欠缺。對此，羅霖先生表示，智能化將成為機器人發(fā)展的重要方向。機器人將會具有更多的傳感器，比如視覺、觸覺、距離等，具備感知周圍環(huán)境的能力；機器人將實現(xiàn)更先進(jìn)的算法，比如物體識別、立體視覺、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，具備一定的人工智能；機器人將會變得更加容易使用，通過觀察和學(xué)習(xí)人的動作，來完成示教。智能化給機器人的處理性能帶來了挑戰(zhàn)，需要更高性能的處理器來實現(xiàn)這些功能，同時也需要滿足成本、功耗和開發(fā)效率等方面的要求。

Xilinx推出FPGA系列芯片 競爭優(yōu)勢明顯

關(guān)于賽靈思的FPGA芯片在市場的競爭優(yōu)勢，羅霖是這樣說的，我們的優(yōu)勢在于器件的性價比、質(zhì)量、可靠性和第三方方案的支持。還有平臺化，在同一系列里我們提供從低端到中端到高端的器件供客戶選擇，使得客戶可以統(tǒng)一硬件平臺，降低研發(fā)和維護(hù)成本。

此外，Xilinx率先推出的集成FPGA的SoC，包括Zynq和Zynq MPSoC，幫助客戶提供系統(tǒng)集成度，增加差異化，提升產(chǎn)品競爭力。還有工具的創(chuàng)新也是非常重要的一環(huán)，Xilinx陸續(xù)推出HLx， SDSoC等高層次的開發(fā)工具，以及第三方軟件OpenCV， Halcon等的支持，幫助客戶降低開發(fā)難度，提升開發(fā)效率。

FPGA在機器人上的應(yīng)用

FPGA以及帶有FPGA的SoC芯片在機器人上得到了廣泛的應(yīng)用。主要用途包括：

1）伺服驅(qū)動，高性能的伺服驅(qū)動需要高帶寬的電流環(huán)，以及靈活的速度環(huán)和位置環(huán)，這方面帶有FPGA的SoC芯片比如Zynq是一個很好的選擇，另外，用FPGA可以用單芯片實現(xiàn)多軸控制以及工業(yè)以太網(wǎng)包括EtherCAT， Powerlink和Profinet等；

2）控制器，利用Zynq及其Zynq MPSoC，可以運行實時操作系統(tǒng)，Linux + Xenomai，Vxwork， QNX等，實現(xiàn)EtherCAT， Powerlink主站，運行高性能運動控制庫，IEC61131-1的軟PLC，HMI以及機器視覺算法，從而打造高性價比的機器人控制器；

3）機器視覺，利用FPGA或帶有FPGA的SoC芯片可以打造高性能、小尺寸和低功耗的工業(yè)相機和智能相機，使機器人具備一定的智能；

4）功能安全，通過高可靠性和多通道冗余以及雙核Lock-step等技術(shù)，以及通過TUV SUD認(rèn)證的開發(fā)工具和流程，可以提供機器人的功能安全等級，防止或減輕對操作人員的傷害。

關(guān)于賽靈思在FPGA領(lǐng)域接下來的發(fā)展策略，羅霖說到，賽靈思將通過擴展全可編程平臺的功能，產(chǎn)品覆蓋面以及工具的優(yōu)化讓更多的創(chuàng)新者實現(xiàn)基于可編程平臺的開發(fā)。像賽靈思最新宣布的Spartan 7系列，給低端客戶以更好的性價比，更好的I/O密度。同時，羅霖表示他們的工具會向系統(tǒng)級、高層次發(fā)展，支持更多的庫，擴大FPGA的用戶群。