晶片商与工业电脑厂正大举抢攻机器手臂与机器视觉运算应用商机。工业型机器人应用前景看好，连带让机器人内部控制元件的行情跟著看俏，包括MCU、DSP、FPGA、工控平台等解决方案供应商亦正大举献计，期许能顺著工业智慧自动化的潮流，大发工业机器人财。
　　工业型机器人需求掘起，可望带动庞大市场商机。工业型机器人的核心能力在于智慧感测以及运动控制(Motion Control)；而目前最普遍的工业型机器人样态即是模仿人类手臂的机器手臂。
　　机器手臂已开始在智慧工厂的产线上发挥重要功能，成为智慧製造中不可或缺的要角。机器手臂可取代人工进行焊接、涂装及装配等流程，达到更经济、快速和准确完成标准的常规作业；而随著机器手臂日益受到重视，在机器手臂马达控制中担当重任的微控制器(MCU)，亦可望跟著受惠。
　　机器手臂马达控制需求增　MCU业者迎利多
　　意法半导体(ST)大中华暨南亚区产品行销经理杨正廉表示，由于工厂产线上单一具机器人或是机器手臂，通常涉及多种运作机制，彼此虽各司其职但也要互相协调，因此内建于机器人中的控制器或处理器更是身负重任，可望搭上此波工业自动化风潮的顺风车快速成长。
　　杨正廉进一步指出，在多种控制器或处理器中，又以MCU的市场前景最为可期。他解释，虽然MCU的处理效能比不上微处理器(MPU)、数位讯号处理器(DSP)或是现场可编程闸阵列(FPGA)等元件，不过由于目前智慧工厂产线上的机器人多以机器手臂为主，高精度、大型且完全拟真人的机器人还不普遍，而机器手臂注重的是马达控制效能，因此已在马达控制领域占有一席之地的MCU业者将最直接受惠。
　　据了解，机器人系统的自由度(Degrees of Freedom, DOF)高低取决于移动关节数目，关节数愈多，自由度越高，位移精准度也愈出色，然所须使用的马达数量就相对较多；换言之，愈精密的工业型机器人，其内建的马达数量愈多，也意味著控制器或处理器的数量将相应增加。
　　因此杨正廉表示，工业型机器人市场需求愈旺，对MCU业者来说商机也愈大；以单支机器手臂为例，其内建的控制器平均约有八成为MCU，剩下的才是MPU等高效能处理器。
　　为满足机器人马达控制应用，MCU业者除须提供易开发的嵌入式平台、设计工具及通用软体外，更要建立好MCU周边完善的通讯环境，亦即MCU须能处理各种工业通讯协议，包括控制区域网路汇流排(CAN BUS)、通用序列汇流排(USB)、序列周边介面汇流排(SPI)、乙太网路、无线区域网路(Wi-Fi)、蓝牙(Bluetooth)等基本通讯。
　　另一方面，MCU运算效能亦须与时俱进。杨正廉指出，目前MCU的平均效能约介于80?100DMIPS之间，高阶MCU则上看200DMIPS，而为了助力工业型机器人的控制效能、精准度不断提升，未来MCU业者的首要开发目标是将效能提升至300?400DMIPS，同时持续优化周边元件的性能，如将类比数位转换器(ADC)从主流的12位元逐渐汰换成16位元；此外，也要戮力改善MCU对周边开发环境的IP支援。
　　值得注意的是，瞄准机器手臂马达控制应用，DSP也开始导入Cortex-M4核心。继MCU厂大举採用安谋国际(ARM)Cortex-M4核心后，亚德诺(ADI)与飞思卡尔(Freescale)等晶片业者，也竞相推出基于Cortex-M4核心的DSP解决方案，期利用ARM核心完整生态系统，加速马达系统开发商产品设计即上市时程，大举抢攻马达控制应用商机。
　　借力Cortex核心　DSP商抢攻马达控制商机
　　亚德诺台湾区DSP/MCU产品技术经理郭兆桁表示，随著工业自动化逐渐往智慧自动化发展，产线上对于高效能且智慧化运作的机器人需求日益迫切，因此该公司决定採用Cortex-M4核心开发新的DSP方案，以实现更高精准度的马达控制，满足机器人智动化应用。
　　郭兆桁进一步指出，过去马达控制大多是MCU业者的天下，然而随著以Cortex-M4架构开发的DSP方案问世，DSP将可摆脱高成本及限于高阶影像运算应用的框架，跨足高阶马达控制市场，与MCU互争地盘。
　　郭兆桁提到，选用Cortex-M4架构开发产品的主要因素，是考量到ARM生态系统完整性。他解释，过去DSP厂大多是以自行开发的核心架构为基础；然而，若要跨足MCU应用大本营，也就是马达控制市场，则须选用软体架构、开发平台都较为完整，且元件相容性较高的ARM架构，较易吸引机器人马达控制系统开发商的青睐。
　　据了解，亚德诺的混合讯号处理器--ADSP-CM40x，即搭载一颗240MHz Cortex-M4处理器核心，且为业界首款嵌入双通道16位元ADC的DSP。郭兆桁强调，亚德诺分别採用65奈米与0.25微米製程生产DSP处理器核心与ADC，使每个元件的效能得以发挥到极大值，并借力SINC滤波器，使其可直接採用分流电阻式电流检测系统架构中的隔离式Σ-Δ型调变器，因此可大幅提升马达控制效率。
　　飞思卡尔(Freescale)微控制器高级系统工程师施长浩进一步指出，事实上，不论嵌入式处理器效能多麽强大，单颗的MCU或DSP方案都已经无法满足工业型领域的客户，目前的趋势是应用处理器(AP)和MCU协同工作，或是MCU整合DSP的方案，以此提供智慧自动化所需要的运算效能、人机介面应用和各种即时运算。因此飞思卡尔系选择扩展ARM架构嵌入式处理器产品线，在各平台全面导入ARM核心，抢攻马达控制、人机介面、机器视觉等工业型机器人商机。
　　目前，飞思卡尔开发的ARM产品线，包含从最低阶的Kinetis MCU(基于Cortex-M0+/M4核心)，到锁定即时运算和人机介面应用的Vybrid处理器(基于Cortex-A5+M4核心)，直到同时整合绘图处理器(GPU)、影像处理器(IPU)，可替代独立DSP与加速处理器(APU)，且满足机器视觉(Machine Vision)运算需求的高阶i.MX应用处理器(基于Cortex-A9核心)，可为开发商提供一站式解决方案。
　　在马达控制方面，飞思卡尔则推出Kinetis E系列、V系列以及DSC系列产品，全面涵盖各类马达控制应用。
　　除了嵌入式处理器厂商之外，FPGA厂也将大啖机器手臂马达控制商机。FPGA业者正积极挟高效能、高灵活性与扩展性的产品优势，抢攻机器手臂多轴化引发的马达控制商机，助力机器手臂达到完全拟人的效果，并降低生产成本及提高作业效率。