感知未来，Qorvo助力工业机器人再进化

原创 Qorvo半导体 2024-10-15 10:02

TI MCU方案：能源基础设施实时控制 如何增强能源基础设施的实时控制？

几十年来，在人类对未来的幻想中，机器人总是一个绕不开的主题。随着无线通信与传感技术的发展，工业机器人的“感知”能力也越来越强大，在复杂的工业环境中也越来越得心应手，这背后正是无线感知技术在其中起到了至关重要的作用。

从高精度定位和导航到无线数据通信，再到传感器融合和智能感知，这些技术不仅显著提升了机器人的工作效率，还为其带来了前所未有的灵活性和可靠性。Qorvo正在推动工业机器人向更加智能化和高效化的方向发展。

无线，不仅仅是连接

精确定位毫无疑问是工业机器人运作的基础，专门设计用于实现精准、安全、实时的位置、距离和方向测量的UWB技术，凭借其多重技术优势逐渐成为了工业物联网应用中推动工业场景智慧升级的重要助力。

UWB应用场景

UWB技术能够为实现精确的位置追踪和高效的物料搬运提供强大支持。通过使用双向测距、到达时间差（TDOA）和到达相位差（PDoA）等方法实现的厘米级精度，可以使工业机器人能够在充满障碍物的复杂环境中准确地定位自己和其他物体，从而更加高效地完成任务。除此之外，UWB还可以提供高速的无线数据传输，其低延时特性与同NFC一样的安全级别，使UWB可以在很多应用中大放光彩。

在工业制造领域，许多工业机器人的行动轨迹需要依赖地上的磁条或激光/视觉算法。相较之下，UWB技术能够精确追踪人员和设备的位置，如自动导引车辆（AGV）的运动轨迹，以及物料在生产线上的位置，帮助优化生产流程和提升工作效率。UWB技术还能够使工业机器人在没有预设路径的情况下自由移动，提高了其灵活性和适应性。
除此之外，传统产品追踪一般采用二维码或RFID手动扫描等方法，引入UWB标签后，系统可以自动捕捉产品位置，无需人工干预，尤其在难以视觉辨识的批次管理中，展现了无可比拟的优势。上海某汽车品牌已率先在工厂采用UWB技术，新车出厂检测时即配备UWB标签，车辆后续需返修或保养时，可直接将相关信息录入标签，实现精准跟踪与高效管理。

无独有偶，得益于创新的信道探测（CS）技术，低功耗蓝牙在测距方式上也实现了重大飞跃：它采用相位测距（PBR）和往返时间（RTT）两种方法来准确确定两个低功耗蓝牙设备间的距离。在当今的许多测距应用中，UWB和低功耗蓝牙早已相辅相成，互为补充。在UWB的部署中，通常使用2.4GHz低功耗蓝牙无线电进行初始设备发现与身份验证，然后再激活UWB无线电以达成安全的精确测距。

如何更高效地管理多个设备的同时连接，确保生产线上的每一个环节都能享受到高速、低延迟的无线网络，这是智能工厂高效运作不可或缺的条件。Qorvo独有的ConcurrentConnect技术允许单个设备同时支持多种无线协议，如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等，从而极大地提高了系统的灵活性和兼容性。Qorvo采用了CocurrentConnect技术的全新SoC解决方案QPG6200L，能够确保多个无线标准实现无缝通信与互操作性，其内置了安全模块并通过PSA 2级认证，能够抵御常见的软件攻击，增强工业物联网应用的安全性。在连接方面，Wi-Fi 7技术凭借其多链路操作（MLO）技术，即便在某个频段或通道遇到干扰的情况下，也能确保数据传输不会中断。

👆点击查看Qorvo全新SoC解决方案QPG6200L

高性能传感，让“人”性拉满

对于工业4.0的应用来说，工业机器人不仅仅是生产线上的执行者，更是智能制造体系中的智慧节点，工业机器人的智慧就体现在其“感知”能力上。

Qorvo的Sensor Fusion方案集成MEMS传感器、ASIC芯片、机电一体化结构、软件，颠覆传统物理按键的操作模式，具有卓越的防水防尘、抗油污和3D触控特性，可在任意环境中实现精准触摸输入，助力智能手机固态按键、以及以可穿戴和电动牙刷为代表的个人便携设备实现一体化、无间隙的产品设计。这对于需要在复杂环境中工作的工业机器人来说至关重要。

Qorvo Sensor Fusion方案

通过这项技术，Qorvo能够实现对不同材料上触控应用的精确识别，尤其是在3D触控方面，与传统电容方案相比，Qorvo的方案能够提供更多维度的输入，如通过力度控制音量或灯光，从而增强用户体验，其具有高精度、高灵敏度、高线性度、超低功耗等特点，可以将传统的触控按键转变为时尚、智能、可靠的操作界面。

目前Qorvo Sensor Fusion方案已经成功实现量产，全面提升触控板的操作体验。而其防水防尘的特性特别适合应用于工业、汽车、电动工具、消费电子和智能家居等领域。

电源与驱动，在追求极致能效路上

随着工业4.0的发展，工业机器人也有了自己的KPI：如何以更低的功耗实现精准的控制。面对这一技术挑战，Qorvo在电机控制、BMS、PMIC等领域的创新技术，为工业自动化的发展注入了新的动力。

在电机控制上，Qorvo提供了智能、集成且可编程的解决方案，产品线完整覆盖了40-52V、70V、160V和600V不同的电压等级应用，支持BLDC以及PMSM。Qorvo专为无刷直流电机（BLDC）设计的电机控制器，以其高度集成的特性，为工业应用带来了前所未有的便利。如Qorvo面向高强度耐用型设备推出的全新PAC系列电机控制器，集成了多项先进的安全功能，包括刹车控制、驱动禁用、逐周期电流调节、VDS检测、增强型栅极驱动、采样和保持滤波，以及可配置的AFE看门狗定时器。确保了系统的高度可靠性，能够更好地满足Class B级功能安全保护需求，为工业设备的安全稳定运行提供坚实保障。

在电源管理上，Qorvo的BMS方案更注重集成化设计，通过将Fuel Gauging、SOC、SOH等算法集成到芯片内部，有效提高数据采集和计算的精度与速度，提升电池管理系统的灵活性。将高性能MCU和模拟前端（AFE）整合到单个芯片，不仅简化了系统架构，也提高了系统性能、可靠性和智能化水平。这也是业界首个能够以单芯片支持高达20串电芯精确管理的BMS解决方案。未来，Qorvo将推出搭载BLE的BMS SoC产品，进一步拓展无线BMS的应用范围和能力。

Qorvo电源管理系列产品

Qorvo的SiC器件也在工业市场中展示出了强大的潜能，Qorvo的SiC JFET以其独特的堆叠式共源共栅架构，不断着刷新SiC FET R_DS(on)的新低纪录。在ZVS软开关应用中，Qorvo SiC JFET器件能够显著减小器件的导通电阻，使得Qorvo SiC FET在单位面积上的导通电阻比最接近的SiC MOSFET结构低两倍以上。Qorvo的器件凭借其更快的电压变化率，能够降低74%的关断损耗，其银烧结芯片贴装技术的导热率是传统焊接技术的六倍，能够显著提升热性能。