NXP MCXN947微控制器在电钻中的应用实例

在科技日新月异的时代，各种基于人工智能（AI）的创新技术不断涌现，为我们的生活带来了诸多便利。今天，就要向大家介绍一款令人瞩目的创新实验 —— 注入了 AI 灵魂的电钻。

电钻作为一种常见的工具，在家庭装修、建筑施工等领域发挥着重要作用。然而，传统电钻在使用过程中往往需要使用者凭借经验和感觉来判断打孔的深度和螺丝钉是否打到恰到好处。然而，这对使用者的经验提出了很高的要求，当误差出现时，不但影响美观，还可能导致材料的损坏。而这款注入 AI 灵魂的电钻，却能彻底改变这一状况，能够检测出螺丝钉的帽与材料表面处于同一平面时的情况，并且自动停止，这种能力叫做“打平即停”。

这款电钻的独特之处在于其先进的工作原理。它采用了 NXP 公司的MCXN947微控制器，作为电钻的 “大脑”，精确地控制着电钻的电机。同时，微控制器还能够采集电机的反馈信号，如电机的母线电流和相电压，这些信号包含了钻螺丝钉过程的丰富信息，但又无法直接告诉人们什么时候螺丝钉已经钻到恰到好处——打平，这也是我们诉诸AI的原始动力。

而 AI 技术的引入，则让电钻具备了智能判断的能力。通过对反馈信号的分析，AI 能够准确地判断出螺帽是否已经和被钻的表面平齐。当达到这一状态时，电钻会自动停止打孔，避免了过度打孔或打孔不足的问题。为了使用基于AI的方法，我们记录在钻螺丝钉的过程中这些信号的波形，并且根据经验把打平时和打平后的波形标记出来，再把这些波形分割成更短的固定长度的片段，制作成数据集。下图是其中一次钻螺丝钉过程的波形：

然后，使用新发布的eIQ Time Series Studio (eIQ TSS)工具，把这个需求以二分类的任务，来完成全自动的训练过程，训练结果可达99.6%的整体正确率：

为了验证这款电钻的性能，我们进行了一系列的实验。

在一个简单的 demo 中，我们对市场购买来的电钻进行了改装，安装了基于MCXN947 FRDM开发板来控制电钻的电机、接收反馈信号和运行训练好的模型，当我们在木板上进行打螺丝钉操作时，电钻的表现令人惊叹。

在打孔过程中，电钻会实时监测螺丝钉的钻入深度。当螺丝钉的帽子即将和木板平齐时，电钻上的指示灯会由红色变为绿色，提醒使用者打孔即将完成。这一功能不仅提高了工作效率，还大大减少了因打孔不当而造成的材料浪费。

这款电钻的成功离不开NXP 最新推出的 eIQ TSS 工具。这是一套自动机器学习(AutoML)的工具，用户只需把自己的数据集送给这个工具，它就能自动从广大的搜索空间中找到并训练出合适的信号处理、特征提取与机器学习算法相结合的完整流程，生成多个完整的库供用户在精度、存储器、计算量之间选择合适的。这一工具为模型的训练提供了强大的支持，极大地解放了我们的双手，自动尝试众多的信号处理与机器学习算法，并找到最合适的组合。

现在，eIQ TSS已经集成中NXP的eIQ Toolkit中，并且免费下载和使用。 注入 AI 灵魂的电钻，不仅是科技的创新，更是对传统工具的一次革命。它让打孔变得更加简单、精准，为使用者带来了全新的体验。 最后附上我们的实验装置图片：

图中的这块目头已经被我们打得“千疮百孔”，在打进螺丝的过程中，右边的FRDM-MCXN947开发板上会亮起红灯，在打平后变成绿灯：

在未来，我们相信这款电钻将在更多的领域得到应用，为人们的工作和生活带来更多的便利。如果你也对这款创新产品感兴趣，欢迎了解更多关于它的详细信息。

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