嵌入式运动控制实现运动控制系统的微型化

应用相关和用户（工程）相关的几个不同趋势共同推动了嵌入式运动控制的发展。甚至在最近出现的物联网和IIoT边缘设备之前，这些趋势中的许多已经发生了。

同时增加的小型化、集成和自动化即是最重要的趋势之一，也是影响如此之多的其他趋势之一。它们是系统、组件和组件的日益小型化和集成，同时也在实现自动化。这也适用于外形系数非常小的新型微型电机。根据P&M市场研究报告，对步进电机的需求总体上继续上升，部分原因是对微型电机的需求上升。该报告称，尽管工业机械一直是步进电机最大的细分市场，但它们在医疗设备、台式机制造或家庭自动化领域的应用日益增多，将推动到2023年的市场增长。

这种趋势所支持的其他应用程序包括3D打印和面向消费者的物联网设备。后者包括连接的家庭设备，如智能家居系统的窗帘、百叶窗和摄像头；环境控制，如连接的恒温器；电器；机器人；无人机；汽车；以及需要步进电机的消费类设备。对于可穿戴设备，一些例子是小型便携式胰岛素泵，包含小型步进电机，也需要有线或无线接口，电池驱动，以及虚拟现实护目镜。

工业物联网培育

IIoT促进的互联性日益增强：网络正在增长、带宽在增长。包括互联网在内的所有网络上交换的信息量都在增加。全球半导体和技术公司正将最大的精力放在网络、数据中心和高带宽通信技术的解决方案上，满足全球电信和媒体、工业控制应用以及汽车和家庭网络的需求。

为了跟上这一发展，需要更多的智能系统，包括运动控制和驱动解决方案在网络边缘的标准化API和标准接口，使这些系统能够相互理解和沟通。

人工智能在算法方面是一种趋势，在软件和专用硬件方面，它产生了根本性的变化。人工智能允许智能和机器自主，它允许系统根据其可用的“信息”进行决策，而无需人工控制，它允许学习、自适应机器，机器交互。

由于人工智能的出现，新的应用领域将在几年内成为商品，如工厂和医疗应用领域的先进机器人、运输和交付行业或玩具。然而，要真正与真实的物理世界互动，将数字信息转化为物理运动（反之亦然），需要基于人工智能的系统需要智能执行器。这种智能执行器是嵌入式运动控制系统的例子。

嵌入式运动控制不仅意味着使用嵌入式系统来完成运动控制任务，或者在高度集成的微芯片中实现电机和运动控制功能。嵌入式运动控制意味着不仅仅是电机控制。它是指整个运动控制系统的微型化。

嵌入式运动控制示例

运动控制的设计不再是困难或复杂的：相反，它已经成为一组主流功能，简单的就象搭积木一样，帮助设计师降低成本。我们现在可以根据工程师的具体应用需求，将功能和模块通过物理地（电机、传感器、外壳、物理接口）和逻辑地（算法、通信堆栈、专用硬件加速器）方式结合在一起。

Trinamic的智能步进控制器+驱动IC系列，如TMC5130/TMC5160集成电机驱动器和运动控制器IC，可以增加集成和实现小型化。TMC5072甚至可以直接用一颗IC中驱动两个电机。TMC8670专用Ethercat运动控制器IC具有最高的集成度，它是系统芯片（SoC），内置现场可编程门阵列（FPGA）和一个真正的MCU，包括EtherCAT实时总线接口、协议栈和伺服电机控制。

审核编辑 黄昊宇