智能工業(yè)促使芯片變革

　　摘要：制造業(yè)革命需要大量的工業(yè)機(jī)器人、PLC、電機(jī)，FPGA及模擬芯片廠商需要因應(yīng)新的工業(yè)需求，推出新型的芯片或模塊解決方案。

　　機(jī)器人需要新型芯片及模組

　　世界機(jī)器人市場(chǎng)

　　現(xiàn)代工業(yè)正逐漸由“工業(yè)自動(dòng)化”向“工業(yè)智能化”邁進(jìn)，傳統(tǒng)制造業(yè)正開(kāi)啟“智”造之門(mén)。實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化需要更高安全性、可靠性的工業(yè)以太網(wǎng)、更高精確度的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)以及馬達(dá)控制解決方案等，機(jī)器人就是綜合體現(xiàn)這種智能化的設(shè)備之一。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)2013年出貨量約是18萬(wàn)個(gè)(圖1)，增長(zhǎng)最快的是中國(guó)(圖2)，其原因除了勞動(dòng)力缺乏以外，還有汽車(chē)工廠自動(dòng)化的增長(zhǎng)，需要更多的機(jī)械手臂，以及智能手機(jī)等加工業(yè)的發(fā)展。機(jī)械手臂通常集中在三到六軸，當(dāng)然還有少部分是七軸。大部分的平臺(tái)是以工控機(jī)、X86為基礎(chǔ)的，還有高端DSP。

　　現(xiàn)在的機(jī)器人主要是機(jī)械手和機(jī)械臂，完成兩類(lèi)工作：第一類(lèi)是對(duì)精度、速度、負(fù)載要求高的工作;另一類(lèi)是靈巧性的工作。當(dāng)前世界十大流行工業(yè)機(jī)器人是^[1]：電弧焊接，點(diǎn)焊，材料處理(material handing)，機(jī)器看管(machine tending)，噴漆，擺放、包裝，裝配，切割、拋光，上膠、密封，檢查、焊接。

　　我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)

　　在2014年11月北京舉行的“嵌入系統(tǒng)聯(lián)誼會(huì)”上，北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所的王田苗教授介紹道，2013年中國(guó)購(gòu)買(mǎi)了全球五分之一的機(jī)器人，首度超越日本。據(jù)IFR數(shù)據(jù)，中國(guó)2013年購(gòu)買(mǎi)了36560個(gè)工業(yè)機(jī)器人，同比增長(zhǎng)60%。日本購(gòu)買(mǎi)了26015個(gè)機(jī)器人，美國(guó)位居第三，購(gòu)買(mǎi)了23679個(gè)機(jī)器人。中國(guó)機(jī)器人仍然有巨大的發(fā)展空間，因?yàn)槊咳f(wàn)名制造業(yè)工人機(jī)器人保有量，我國(guó)低于世界平均水平(表1)，更與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大差距。

　　在中國(guó)市場(chǎng)上，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人以三、四軸的機(jī)器人為主，外資機(jī)器人以多關(guān)節(jié)機(jī)器人為主。國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人主體是單價(jià)較低的工業(yè)機(jī)器人。

　　電機(jī)、PLC是關(guān)鍵

　　工業(yè)自動(dòng)化的市場(chǎng)成長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)來(lái)自三方面。

　　第一是能效。在各國(guó)推動(dòng)節(jié)能減排的誘引帶動(dòng)下，電力往往是工廠里消耗最高的資源，以及花費(fèi)最大的部分。所以要節(jié)能減排必須要尋找一些新的方案來(lái)替代，除了替代能源以外，就是怎樣提高效能。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在自動(dòng)化工廠里馬達(dá)是最主要的能耗來(lái)源，約占能耗的40%。因此，怎樣在馬達(dá)控制方面找出較好的控制方法將是一個(gè)重點(diǎn)。