将物联网从云端转移到物理世界超越传感器和摄像头

近年来，嵌入式运动控制器应运而生，这将使这些功能和功能强大MCU集成。每个模块中的嵌入式控制器实现了大多数局部基本运动控制，从而建立了一个分布式控制架构，使智能接近将数据交换成运动点。这一点，以及其控制器监测和记录其电机生命体征的能力，使嵌入式运动控制系统能够更快地响应，并以更低的价格提供更高的速度和精度。

初期，物联网（IoT）在某种程度上，它被视为基于云的服务“眼睛和耳朵”，从生活在物理世界的AD9238BSTZ-20传感器、摄像头和其他输入设备中收集数据，不强调控制或控制其监管的事物。适用于物联网的自动化和机器人应用现在已经结合起来，但它们的成本普遍限制了它们在高端行业和商业市场的应用。然而，最近，嵌入式运动控制系统现在已经开始应用于智能.安全.开发低成本电动产品，这类产品按照同样有能力的手臂和手来补充物联网的眼睛和耳朵。

嵌入式运动控制是什么？

术语“嵌入式运动控制”精密电机控制体现在单独的设备中.在许多情况下，高性能计算和通信功能高度集成设备。这是嵌入式计算发展的下一个阶段，始于20世纪70年代末。当时，低成本单芯片微处理器的出现促使智能进入了从微波炉和儿童玩具到收银机和医疗器械的一切。现代汽车的大部分效率提高也是通过嵌入式计算实现的。

近二十年后，互联网.无线数据和更高层次硅集成的兴起为浴室秤.健身监控器和家庭娱乐设备等日常用具增加了嵌入式连接。嵌入式连接也适用于一些电动消费品，如Roomba清洁机器人。不幸的是，独立的MCU、电机控制器和模拟电机驱动元件的成本以及电机控制软件开发的复杂性表明，连接的运动控制主要用于制造自动化和其他工业应用。

提高集成度有利于降低运动控制平台的成本和部件数量，只需要一个通用的MCU完整的解决方案可以通过少量的模拟部件来实现(图1)。

图1：带有外部 MCU 的集成电机控制解决方案。在软件中进一步集成运动控制要求，不仅可以实现更小的电子设备，还可以减轻MCU的实时关键任务的负担。

近年来，嵌入式运动控制器应运而生，这将使这些功能和功能强大MCU集成(图2)。在大多数情况下，上面Cpu有足够的计算水平来支持精确控制一个或多个电机所需的复杂算法。在许多情况下，这些设备还包括以太网.CAN用于物联网通信的总线或其他接口。对于低功耗应用，单独包装甚至可以包括驱动中规格的步进电机.无刷PMM（BLDC/BLAC）或其它类型电机所需的最终导出级。MCU它还可以为其他类型的运动生成设备进行编程，例如线性执行器和音圈。

图2:嵌入式运动控制器件在单个封装中集成了高性能嵌入式处理、功能和电机驱动电子设备。许多嵌入式控制器还包括通信功能，可用于实现分布式控制系统并支持物联网/工业物联网操作。

为了加速开发，这些控制器通常适用于固件库。这些固件库为设计者带来了一组可通过规范的设计者API启用的丰富功能。这些库通常包括几种常见的电机控制方法(扭转距离(.速度和位置).扭矩控制(即磁场定向控制)（FOC））和运动模式(如车轮走廊位置(.曲线速度与曲线扭距的算法。

运用

1、医疗产品

医疗设备是第一批正在改变产品功能和安全期望的市场之一。例如，输液泵必须为患者提供稳定和准确的测量治疗药物。具有物联网功能的嵌入式控制器允许这些泵在病人的床前进行编程和监督，或通过集中管理应用程序。同样，适合物联网的可穿戴胰岛素泵和其他个人给药设备的控制器可以支持独立操作，并立即为基于云的分析应用程序提供患者的健康指标。

2、工业产品

工业自动化一直是嵌入式运动控制的初始受益者。.紧凑型电机控制器可以靠近电机或执行器，甚至可以放置在电机或执行器中。每个模块中的嵌入式控制器实现了大多数局部基本运动控制，从而建立了一个分布式控制架构，使智能接近将数据交换成运动点。这一点，以及其控制器监测和记录其电机生命体征的能力，使嵌入式运动控制系统能够更快地响应，并以更低的价格提供更高的速度和精度。

嵌入式运动控制器还可以实时监控和记录电机及其驱动机械的身体状况，使其能够更快地响应故障或报警标准，并在问题导致产品缺陷或高导致产品缺陷或高停机时间。简而言之，这涉及到跟踪每个子组件移动多少次，并调整它.将零件更换与其他日常维护计划进行比较。这可以与电机收集的信息相结合，以找到机构中过度摩擦的初始指标。这些指标可能很快导致更严重的问题.更昂贵的问题。

在这些应用中，控制器的嵌入式通信功能使本地网站服务器能够通过局域网轻松监控设备，也可以使用基于云的应用程序IIoT设备监控方便。

3、消费品

高水准硅集成及其由此产生的嵌入式运动控制部件的成本降低中找到越来越多的新应用。

有些例子包括：

智能、高性能电动汽车和电动滑板车更实惠。控制器可以从电池中挤出大量里程。这些控制器小心地将其导出驱动波，这与电机和负载是一致的。

物联网连接的智能家居具有高效的远程操作主动通风孔.窗帘.监控摄像机和电器。

配置智能电机驱动器的3D打印机使用复杂的波形整形算法来提供更高的速度和品脱精度，同时显着降低它们产生的噪音。

个人机器人在硬件外部设备中起着关键的时间作用，因此，Cpu适合于AI和操作界面。

结论

嵌入式运动控制比以往任何时候都更容易将数据交换成运动.更具成本效益。根据这一点，它正在帮助使当前的商品变得更好，并使新类型的商品成为可能。