MCU在机器人行业里应该怎么玩

无论是工业机器人还是服务机器人，分配给它们的任务无非是从感知到决策再到执行。对于机器人本身来说，执行层的运动控制是其最基础、最核心的能力。感知可以通过集成激光、视觉等传感器来丰富机器的信息获取，如何决策取决于上层软件的能力和各厂商的智能算法。最后，执行层面的操作和控制仍然依赖于机器人内部控制元素给出的“主动权”。

目前看来，优于控制的MCU依然是机器人厂商的首选。而且数字信号处理器和现场可编程门阵列有很多应用，尤其是在机器视觉领域。然而，单片机仍然是机器人执行层应用最广泛的选择。毕竟平均来说，单个机械臂内置的约8个控制器变成了MCU，剩下的都是MPU、DSP等高效处理元件。服务机器人的重要移动功能也依赖于执行层的精确单片机电机控制。

对于机器人应用的单片机来说，除了提供易于开发的嵌入式平台和设计工具外，围绕单片机建立完善的通信环境来处理USB、SPI等各种工业通信协议也非常重要。单片机运算效率的提高对于满足工业机器人精度提升的这些需求也非常重要。下面简单列举一些应用于机器人的MCU，看看它们在机器人市场上是如何发展和发挥的。

集成单片机ROS框架

集成MCU  ROS，可以看看瑞萨。RA单片机在很多领域都有广泛的应用。最近，针对工业4.0和工业物联网的发展，他们还将ROS(机器人操作系统)-—EK-RA6M5集成到他们的MCU中，以应对机器人应用。RA的RA6M5是一款采用Arm  Cortex-M33内核的32位MCU，用于集成ROS。

RA6M5本身从低功耗低至107uA/MHz的闪存和大容量嵌入式RAM运行CoreMark算法，非常适合机器人应用，可以作为ROS节点间Pub/Sub信息传输的通信接口(如以太网、USB)。RA6M5还集成了以太网MAC和专用DMA，可以保证极致高数数据的吞吐量。RA6M5的生态系统得到了基于FreeRTOS的FSP的支持，保证了MCU具有很高的可扩展性，可以使用其他实时操作系统(RTOS)和中间件。

EK-RA6M5集成ROS框架使MCU能够在ROS  2数据空间进行标准化集成，运行在Windows和Linux系统下的Renesas  e2 studio集成开发环境也支持ROS。EK-RA6M5可以通过单线UART和RS-485控制多个伺服系统，为整个系统提供合适的电压。

这一套EK-RA6M5的目的很明确，那就是简化机器人的开发，降低机器人的开发成本，在RA  MCU和ROS合并的基础上形成生态圈，吸引机器人厂商进入市场，从而抢占机器人MCU的市场。这也是很多厂商选择的做法。MCU在玩一个生态系统，这次只是增加了ROS。当然，玩生态的前提是单片机性能必须足够优秀。

为机器人应用优化单片机

当然，也有不集成ROS的玩法。KE系列是恩智浦基于ARM内核的操作控制MCU。KE系列没有单独为机器人应用集成ROS框架，但解决了机器在恶劣电噪声环境下的高可靠性和鲁棒性问题。

KE的EMC  EMC和ESD保护功能对于工业应用来说足够重要。32位单片机一直在低电压下运行，在机器人控制中经常受到恶劣电磁环境的限制。KE系列最重要的就是解决这个问题，用合适的药解决机器人应用中单片机的问题。

性能方面，KE系列高端MCU  ke1sf  MCU其实已经足够优秀了。它通过运行在168兆赫的高性能Arm  Cortex  -M4内核提供5V解决方案。这一系列的8通道PWM和支持带死区插入的功能可以使机器运动控制非常精确，FlexIO也为串行通信接口的实现提供了灵活性。

除了针对应用难点进行专门优化外，KE实际上还具备浮点单元的数字信号处理能力，可以为机器控制算法和传感器数据处理提供计算能力。这种方法不像整合ROS从宏观角度抓住机会。

写在最后

其实只是在性能方面，所有MCU厂商都有可以应用于机器人的产品。以上两个例子证实了单片机在机器人行业的应用趋势。一是在MCU性能足够优秀的情况下，为了抢占机器人市场，大厂商会与生态伙伴合作进行ROS集成(当然也可以自己做)。简而言之，目的是搭建一个拥有完整武器库的平台，吸引机器人设计师入圈；其次，针对机器人应用中的痛点，应辅以MCU的特殊能力，提升其竞争力。

无论哪种方式，MCU厂商都希望赶上工业自动化的浪潮，让机器人发家致富。