智能自动化和运动控制如何推动更高的工业生产力

随着智能在工业环境（运动控制）中不断向边缘移动，需要一种新的思维方式，将底层半导体解决方案转化为可以提供更好实时信息的产品。为什么这很重要？实时信息为人工智能(AI) 算法提供信息，这些算法对于优化整个工厂以及生产线上单个机器的性能至关重要。

为了实现工业融合所需的自动化和灵活性水平，设备的各个方面都需要发展。例如，在运动控制中，我们需要智能执行器来对产品在其操作过程中移动的流量和速度提供必要的控制。由于所有应用都需要自己独特的一套运动控制和电机驱动设备，因此这些智能执行器需要提供更高的效率以限制功耗并实现更小的尺寸、更好的定位和扭矩控制以及自调节能力并在运行时优化它们的性能。这种智能集成的结合将使一类新产品能够满足工业 4.0的需求超越。在本文中，我们将仔细研究实现这些目标所需的技术。

边缘智能是什么样的？

工业 4.0 的承诺是它为制造带来的灵活性，允许产品线即时重新配置自身以适应产品变化并保持更高的正常运行时间。随着决策转移到工厂车间的边缘——机器与现实世界相遇的地方——这就需要在整个工厂车间访问更好的实时信息。有了更高质量的信息，人工智能算法可以不断提高其分析能力，使机器能够更好地解释信息并做出适当的反应。

什么智能在边缘的样子在行动？在最近的电子展上，Maxim Integrated 展示了一个智能足球工厂，它根据国际足球协会 (FIFA) 的规定检查每个足球的质量和完整性。当足球从称重站移动到跌落测试站、压力站和周长测量站时，工厂由位于每个站的各种传感器收集半导体和电机的数据。整个工厂都通过 iPad 进行控制和监控。在进行测量时，信息被推送到云端，在那里人工智能算法分析数据并提供提高工厂生产力的选项。

为全面赋能智能工厂，半导体行业需要提供：

• 智能传感器可即时调整参数
• 软件可配置 IO，可更灵活地适应新的工厂车间配置和扩展需求
• 智能执行器可自行调整以针对特定环境优化其性能
• 用于快速识别故障根本原因的高级诊断，以及提高实时决策质量

传感器、数字和模拟 IO 以及执行器是所有工业控制系统的三大主要功能。这三个要素必须协同工作并拥有智能才能支持智能系统。在传感器方面，IO-Link 技术将传统的二进制或模拟传感器转变为可以收集数据的智能传感器，还允许操作员根据线路上其他传感器的实时健康和状态数据远程重新配置其参数。智能传感器可以支持产品定制，适应产品的变化，并适应不同的产品组合。软件可配置的 IO允许工厂简化其布线需求，提供更具成本效益和创造性的解决方案，以优化生产力并缩短周期时间。此外，实施软件可配置 IO 还有助于减少工厂停机时间，因为更换传感器相当容易，工厂调整以增加或扩展其能力也是如此。智能执行器帮助控制产品在工厂车间移动的形状、流动和速度。由于所有应用都需要一组独特的运动控制和电机驱动特性，因此这些智能执行器需要非常高效，以限制功耗并实现更小的尺寸，提供更好的定位和扭矩控制，并提供自调节能力并在其特定环境中运行时优化其性能。

鉴于这种智能集成的组合，需要做两件事来实现智能运动。首先，我们需要能够实现平滑运动范围的运动控制算法，以及检测运行期间施加在电机上的负载的能力，以避免线路故障并最大限度地降低功耗。其次，我们需要高能效的模拟设备技术，以允许高压运行，同时提供本地环境的健康和状态，以优化电机以实现高效率和更快的吞吐量。    

通过将智能传感器、软件可配置 IO、智能执行器和高级诊断结合在一起，下一代人工智能算法将变得更加强大，并准备支持我们工业发展的下一阶段：工业 5.0。当我们实现工业 5.0 时，我们将看到具有自我意识的机器的出现，这将进一步提高性能效率和生产力。想象一下这个未来的工厂，如果生产线上的某个机器因故障而陷入困境，任务可以自动重新分配到不同的机器上。事实上，得益于更智能的技术，未来看起来会更加高效。

审核编辑 黄昊宇