从保守到开放，机器人如何选择关节驱动器
工业机器人发展到现在，细分的种类不在少数，目前最为常见的是delta机器人、scara机器人、多关节机器人以及新兴的协作机器人。随着国内制造业升级，相当多此前工业机器人未曾涉足的场景开始涌现自动化改造需求。在这些新的改造需求里，大都和多关节机器人与协作机器人有关。这些名称不同应用场景不同的工业机器人，说到底仍然是一种多关节机械手或多自由度的机器装置。
既然是多关节机械手或多自由度的机器装置，那么就离不开伺服驱动。不管工业机器人如何发展如何与其他技术结合，它的伺服驱动决定了它最基础的运动能力。低成本通用的伺服驱动就不多提了，这个市场上产品太多太多，只要能满足基本的控制要求就行，剩下的就是打价格战。换作现在开始起量的多关节多自由度机器人，它对驱动能力的要求更考验驱控芯片的整体性能。
stm32g4与stm32f4
单芯片仍然是国内做工业机器人关节驱动最常见的方案，在这里stm32g4是一个备受大家认可的选择。stm32g4系列作为一个混合信号mcu，自带了dsp和fpu指令。
（图源：st）
st的各个系列想必大家已经不陌生了，主流系列都有适配机器人关节驱动的产品。而stm32g4系列170 mhz的32位arm cortex-m4内核不仅支持dsp指令与fpu，还配置了art accelerator、ccm-sram程序执行加速器以及数学运算加速器这三款硬件加速器。
这里拎一款g4系列高性能的mcu来看。stm32g473xc属于g4系列里的高配型，除了支持所有arm单精度数据处理指令和所有数据类型，还配置了内存保护单元（mpu）以确保应用程序的安全性。
高配版除了嵌入了更大容量的高速存储器（512kb闪存与128kb sram），st还在这个系列里加入了多种保护机制，如读出保护、写入保护、安全存储区域和专有代码读出保护。功能强大的指令集与存储的嵌入，极大加快处理能力。这些显然还不够，stm32g473xc还提供了五个快速12bit adc、七个比较器、六个运算放大器、七个dac、一个内部电压基准缓冲器、一个低功耗rtc、两个三个通用32位定时器、三个专用于电机控制的16位pwm定时器、七个通用16位定时器和一个16位低功耗定时器。所有的配置，都只为了一个目标——精准的电机控制。
f4系列可能比g4系列更为机器人工程师熟知。作为st旗下高性能mcu的代表系列，在国内外很多机器人应用中都已经证明了它自身出色的实力。在以前机器人芯片应用较为保守的阶段，f4系列无疑是口碑与性能俱佳的选择。
f4系列同样采用了arm cortex-m4内核，而且同样带有dsp与fpu指令，与g4系列不同的是它采用了st的nvm工艺。在最高180 mhz的工作频率下通过闪存执行时其处理性能达到225 dmips/608 coremark，用st自己的话来描述这一性能是这样的，“这是迄今所有基于cortex-m内核的微控制器产品所达到的最高基准测试分数”。
stm32f469xx是f4系列里高端产品，除开更高的主频，它嵌入的高速存储器中，闪存就高达2 mb，sram则高达384 kb，这还不算上备份sram。f4本身优异的性能就能胜任关节驱动，如果机器人对功能可拓展性要求更高，那么用f4加上fpga组成异构架构也是常见的做法。
zynq-7000 soc
xilinx集成arm处理器软件可编程性与fpga硬件可编程性的zynq-7000在多轴控制上可以说风头正劲。不想做dsp加fpga这么麻烦的话这个方案就是最好的选择，只要厂商“不差钱”。
（图源：xilinx）
zynq-7000集成了双核arm cortex-a9处理器与28nm可编程逻辑，比起传统的分立式处理器和fpga系统，在功耗和性能上都有大的提升。根据xilinx给出的数据，arm cortex-a9比同类soc处理性能上快25%，fpga逻辑比同类竞争架构快66%，而功耗则比同类方案低了50%以上。
采用coresight技术的双核a9支持单精度与双精度浮点，运行速率高达1ghz，拔群的性能与低功耗的结合罕有对手。存储器系统也是大得吓人，且不说集成式的存储控制器，光512kb的高速缓存已经够大了，片上的256kb存储又容纳了整个实时操作系统。
这类器件中处理系统和可编程逻辑之间的互连是极其关键的。zynq-7000使用了amba开放标准互联端口，ps与pl之间带宽高达100gb/s，且64位axi acp端口为附加的软处理器实现了增强的硬件加速性能和缓存一致性。为了实现大量并行信号的处理，zynq-7000中有着超过2020个dsp模块。
如果对视觉的要求没有那么高，zynq-7000s也不失为一个没有那么贵的选择。单核arm cortex-a9处理器加上28nm可编程逻辑，对于多轴控制也足够了。
小结
随着国内工业机器人厂商的增多，机器人厂商都开始寻求最适合自己的主控芯片，这不仅要考虑性能，功能，还有成本等多方面因素。所以以前保守的厂商现在也都愿意尝试一下不同的芯片。今天列出的仅仅是机器人关节驱动芯片里的两个为人熟知的系列，在这个应用领域里，还大有优秀的产品值得挖掘。
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从保守到开放，机器人如何选择关节驱动器
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传感技术和智能制造的未来可观吗
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一种步降型变换器电路
电源这两个参数值，你有误读过吗？
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采用数控技术对HI-003铣齿机新型改造方案
既然是多关节机械手或多自由度的机器装置，那么就离不开伺服驱动。不管工业机器人如何发展如何与其他技术结合，它的伺服驱动决定了它最基础的运动能力。低成本通用的伺服驱动就不多提了，这个市场上产品太多太多，只要能满足基本的控制要求就行，剩下的就是打价格战。换作现在开始起量的多关节多自由度机器人，它对驱动能力的要求更考验驱控芯片的整体性能。
stm32g4与stm32f4
单芯片仍然是国内做工业机器人关节驱动最常见的方案，在这里stm32g4是一个备受大家认可的选择。stm32g4系列作为一个混合信号mcu，自带了dsp和fpu指令。
（图源：st）
st的各个系列想必大家已经不陌生了，主流系列都有适配机器人关节驱动的产品。而stm32g4系列170 mhz的32位arm cortex-m4内核不仅支持dsp指令与fpu，还配置了art accelerator、ccm-sram程序执行加速器以及数学运算加速器这三款硬件加速器。
这里拎一款g4系列高性能的mcu来看。stm32g473xc属于g4系列里的高配型，除了支持所有arm单精度数据处理指令和所有数据类型，还配置了内存保护单元（mpu）以确保应用程序的安全性。
高配版除了嵌入了更大容量的高速存储器（512kb闪存与128kb sram），st还在这个系列里加入了多种保护机制，如读出保护、写入保护、安全存储区域和专有代码读出保护。功能强大的指令集与存储的嵌入，极大加快处理能力。这些显然还不够，stm32g473xc还提供了五个快速12bit adc、七个比较器、六个运算放大器、七个dac、一个内部电压基准缓冲器、一个低功耗rtc、两个三个通用32位定时器、三个专用于电机控制的16位pwm定时器、七个通用16位定时器和一个16位低功耗定时器。所有的配置，都只为了一个目标——精准的电机控制。
f4系列可能比g4系列更为机器人工程师熟知。作为st旗下高性能mcu的代表系列，在国内外很多机器人应用中都已经证明了它自身出色的实力。在以前机器人芯片应用较为保守的阶段，f4系列无疑是口碑与性能俱佳的选择。
f4系列同样采用了arm cortex-m4内核，而且同样带有dsp与fpu指令，与g4系列不同的是它采用了st的nvm工艺。在最高180 mhz的工作频率下通过闪存执行时其处理性能达到225 dmips/608 coremark，用st自己的话来描述这一性能是这样的，“这是迄今所有基于cortex-m内核的微控制器产品所达到的最高基准测试分数”。
stm32f469xx是f4系列里高端产品，除开更高的主频，它嵌入的高速存储器中，闪存就高达2 mb，sram则高达384 kb，这还不算上备份sram。f4本身优异的性能就能胜任关节驱动，如果机器人对功能可拓展性要求更高，那么用f4加上fpga组成异构架构也是常见的做法。
zynq-7000 soc
xilinx集成arm处理器软件可编程性与fpga硬件可编程性的zynq-7000在多轴控制上可以说风头正劲。不想做dsp加fpga这么麻烦的话这个方案就是最好的选择，只要厂商“不差钱”。
（图源：xilinx）
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