在最近的一次采访中布伦丹·奥多德公司工业自动化总经理模拟设备在美国，我们有机会听到一些新设备——甚至是芯片级别的设备——它们可以更好地将机器人技术集成到运动设计和机器自动化中。
艾特尔•设计世界:我们涵盖运动控制，因为它涉及电机，电力传输，和自动化。在这些领域，你认为哪些新发展是最重要的?
O 'Dowd•模拟设备:我们公司有50年的历史了。一段时间以来，我们一直在研究我们的部件所在的系统，为这些设计创造更好的解决方案。例如，有时候工程师会要求我们降低功耗。通常会有一些特定的原因引起这个问题——比如热耗散是一个问题。我们了解到，需要解决的并不总是提出的问题，而是与之相关的东西。因此，我们开始利用技术和硅的经验，以新的方式解决问题。
在连接的运动和伺服和驱动器，几个部分涉及到排序。有处理器-系统的大脑-和驱动信号的pwm，以及隔离门驱动器(igbt)，和电流返回的测量-为一个完整的控制回路算法。我们已经对其中的许多进行了优化。
但是从系统的角度来看，通信已经变得越来越重要——而确定性以太网正日益成为这些通信的一部分。即使在4到20 mA和现场总线统治了很长一段时间的工厂控制和过程自动化领域，工业以太网也正以一系列标准走向底层。
艾特尔•设计世界:我们的行业看到了许多专有标准——在某些方面都很好——但并不总是能够协同工作。
O 'Dowd•模拟设备:他们已经成功了……但现在我们需要更高的速度，有向统一标准的迁移——TSN标准集合目前处于领先地位。事实上，有9到10个不同的IEEE标准是TSN包的一部分。它们包括诸如进入监管(防止网络上的流量过载)和其他网络功能。我们预计TSN标准将取代大多数现有的工业以太网协议。
艾特尔•设计世界:但是，那些投资于现有工业以太网的人不太可能放弃他们所使用的……以及这些网络的独特优势——尤其是在实时功能方面。
O 'Dowd•模拟设备:是的，随着机器人，尤其是合作机器人的发展，实时功能绝对是至关重要的。所以我们投资于多协议解决方案，因为如果你是西门子、罗克韦尔或贝克霍夫，你所有的设备都支持一个标准，这是可以的，但许多较小的企业必须处理这些不同的标准。对他们来说，这意味着除非他们是为全西门子或全贝克霍夫的工厂设计，否则他们必须支持多种标准。
艾特尔•设计世界:什么样的产品支持所有主要协议?
O 'Dowd•模拟设备:我们的一些以太网交换机集成电路具有内置的TSN特性，以支持几种IEEE TSN标准。我们的目标是提供兼容更新的下一代TSN，因为这些标准是最后确定的。与任何延迟控制的以太网标准一样，TSN标准允许在系统不同部分的不同板上同步介质访问控制(MAC)物理接口。
对于驱动器、电机或机器人，实际运动是由PWM输出控制的。然后，时间同步必须通过通信堆栈和运动控制堆栈，并输出到PWM输出-以驱动实际的门驱动器对电机计时。很多人都是从以太网的角度来看待TSN的，并且把注意力集中在如何在电路板上实现同步上……这本身就是一个重要的问题。但他们把剩下的问题留给了个别设计师。
这就是为什么我们将电机控制和运动控制信号变化领域的专业知识引入到我们的以太网工作中。我们的目标是提供系统解决方案，而不仅仅是硅片。
关键是，当半导体供应商能够将领域专业知识应用于硅设计时，就有可能解决更广泛的系统级问题。
艾特尔•设计世界:这与机器人和自动化领域的新一波合作机器人有什么关系呢?
O 'Dowd•模拟设备:后者是关于感知和理解环境的……现在很多产品都是模拟领域的。但是，使用从其他领域借鉴的技术——例如来自汽车领域的雷达和激光雷达——将会扩展机器人领域的系统级领域。人们经常问，为什么我们更多地充当系统供应商，而不是传统的组件供应商。这是因为我们正在利用我们的领域级专业知识和机器人、电机控制、状态监测和以太网方面的最新专业知识，努力在更高的层次上发挥作用。
艾特尔•设计世界:对于那些通常不把设计工作放在芯片层面的工程师来说，请解释一下你所说的是什么意思域在这种情况下吗?
O 'Dowd•模拟设备:确定。有集成电路技术仓——例如用于a - d转换器、性能放大器、处理器和电源。我们在汽车、电机控制和过程控制方面也有经验。有些是我们在内部与客户一起开发的应用程序。我们已经在团队中雇佣了一些人——例如，在机器人和电机控制设计方面——以获得不同于硅设计师的视角。
挑战在于硅设计人员考虑的是他们所知道的——晶体管和fab工艺等等——而电机控制设计人员考虑的是pwm、电流反馈和控制回路。因此，让他们在一起工作几周、几个月、甚至几年，可以激发更丰富的对话和解决方案，否则就不会产生这些解决方案。这就是构成域级设计的内容。
fido5200 REM交换机(fido5000系列的一个版本)支持EtherCAT等工业以太网协议。
艾特尔•设计世界:您大方地没有提到特定的Analog Devices产品具有如此灵活的功能。但我能问问是什么吗?
O 'Dowd•模拟设备:我们的单片硅- fido5000 REM Switch IC -可配置我们提供的二进制下载。
这意味着工程师可以对现场仪器的EtherCAT版本、PROFINET版本、以太网IP版本进行设置，它们是相同的硬件，只是下载的二进制文件不同。通过更少的设计和调试，这反过来减少了上市时间和库存模型，并提高了向终端用户发布的将是正确版本的保证，因为它只是一个软件形象。
通过这种方式，fido5000 REM Switch IC是一个灵活的部件——TSN协议已经准备好了，并且针对针的替换兼容性也很好。
艾特尔•设计世界:许多专有产品提供实时功能。你们的新产品符合IEEE标准吗?
O 'Dowd•模拟设备:我们的确定性以太网技术小组(DET)主任乔丹·伍兹也代表我们在标准机构-所以我们可以从第一天开始销售标准就绪的硅。即使标准还没有最终确定，我们也有客户评估我们的ic的功能，以交付即将到来的产品。
艾特尔•设计世界:运动和机器人市场是什么在推动创新?
O 'Dowd•模拟设备:电机控制和机器人技术正在推动对更高带宽的需求。一些工厂自动化人员拒绝使用GbE，认为100mb就足够了。但是他们将来需要更高的带宽。甚至在住宅中，联网物品的数量也在急剧增加。工厂也不例外，相机和雷达(例如用于飞行时间测量和定位)等高带宽产品正处于领先地位。例如，这些技术是了解人们在机器人周围的位置的关键。让工作单元的摄像头对工件进行自动识别……或者是人工智能——这些都需要很大的带宽。
更重要的是，一些设计工程师对适应大量的标准感到沮丧。
这两件事推动了标准TSN的趋势。因此，我预计大公司将继续用专有标准支持传统设备——即使下一代标准仍在制定之中。请放心，我们将支持最新的解决方案。
艾特尔•设计世界:你们提供配置芯片的软件吗?
O 'Dowd•模拟设备:我们销售预配置芯片，并提供二进制文件……已经通过了标准机构的认证，因此芯片最终通过EtherCAT或PROFINET或适用标准的预认证。这样可以减少工程师的工作量。但我们还没有提供更高层次的软件——让工程师配置网络。目前，这些产品都与更集成的设计捆绑在一起。
艾特尔•设计世界:关于电机驱动的机器轴和机器人之间的连接，这里有什么特别的创新?
O 'Dowd•模拟设备:我们为基于plc的控制提供了大量的I/O，模拟输出和输入，数字输出和输入。我们看到这种控制也在向更高的数据速率移动——我认为TSN标准将在这里变得非常普遍。但在以太网中，IP将成为所有工厂的标准——而不仅仅是部分——它将取代一些4- 20 mA和现场总线连接。因此，虽然电机控制和驱动将刺激更高的带宽，但可能不是工厂自动化，但肯定是过程控制——包括石油、天然气和制药行业——将在更长的距离上增加低带宽的使用。
艾特尔•设计世界:另一个感兴趣的领域是网络安全。
O 'Dowd•模拟设备:使用带有防火墙和证书的pc和IT基础设施的标准方法在工厂级不能很好地工作。毕竟，机器之间的防火墙可能会迅速降低生产。因此，配置和设置必须经过精心设计。我们的安全公司子公司Sypris Solutions为我们工作。
艾特尔•设计世界:这与另一个启用连接的功能(基于条件的机器运行状况监视功能)有什么关系?
O 'Dowd•模拟设备:我们做MEMs振动传感器已经有25到30年了，世界上大多数安全气囊都是用我们的MEMs传感器控制的，第一代任天堂Wii游戏机也是如此。有了我们的运动和振动传感专业知识，现在我们已经开始探索在电机控制中使用MEM传感器的方法……随着时间的推移，我们可以从监测电机获得很多信息，以了解它们的状态——例如，轴承磨损或负载开始出现问题。我们都听说过这样的故事:一个人可以听到问题，或者把手放在机器上检测问题，或者熟练地使用探头测量各种特征。
简而言之，现在有一种方法可以使用技术来进行这种级别的监控，而不是使用高技能的“机器窃窃者”……
了下:运动控制技巧，机器人技术•机器人抓手•末端执行器
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