機(jī)器人控制器作為機(jī)器人系統(tǒng)的核心組件，承擔(dān)著協(xié)調(diào)傳感器感知、決策規(guī)劃與執(zhí)行器控制的關(guān)鍵功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、任務(wù)執(zhí)行及環(huán)境交互。在設(shè)計(jì)與選型時(shí)，需綜合平衡性能、成本與場(chǎng)景需求。隨著 AI 與邊緣計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，未來控制器將向智能化、柔性化方向深度演進(jìn)，成為推動(dòng)機(jī)器人從 “自動(dòng)化工具” 向 “自主智能體” 進(jìn)化的核心驅(qū)動(dòng)力。
在electronica China 2025 慕尼黑上海電子展上，德州儀器（TI）與庫(kù)卡（KUKA）聯(lián)合發(fā)布了基于 TDA4 芯片的新一代機(jī)器人控制器 ——KR C5 micro-2。
KR C5 micro-2 控制器采用精巧緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兼具豐富的擴(kuò)展功能，可驅(qū)動(dòng) 4 軸或 6 軸小型桌面機(jī)器人，高效賦能 3C、家用電器及汽車電子等行業(yè)的智能制造升級(jí)。相較前一代產(chǎn)品，其體積減少 25%，重量減輕約 13%。緊湊的結(jié)構(gòu)搭配可堆疊設(shè)計(jì)，不僅顯著提升了空間利用率，更為產(chǎn)線柔性化改造提供了更多可能性。
庫(kù)卡中國(guó)控制器開發(fā)部長(zhǎng)張國(guó)柱表示，當(dāng)前市場(chǎng)上基于 Arm 架構(gòu)且能滿足 KR 技術(shù)要求的芯片方案極為稀缺。在 KR C5 micro-2 項(xiàng)目研發(fā)過程中，庫(kù)卡對(duì)包括 x86 和 FPGA 在內(nèi)的多種架構(gòu)進(jìn)行了全面評(píng)估，最終選定德州儀器的 Arm 架構(gòu)芯片作為核心方案。目前，該控制器已通過 TOE 安全認(rèn)證，并獲得國(guó)際領(lǐng)先水平的科技成果鑒定。
據(jù)悉，庫(kù)卡 KR C5 micro-2 控制器基于德州儀器 TDA4 芯片打造，該芯片為控制器提供了強(qiáng)勁的性能支撐。TDA4 芯片采用高性能計(jì)算、深度學(xué)習(xí)引擎與信號(hào)圖像處理專用加速器的創(chuàng)新組合，非常適用于機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)械、非公路用車控制器、機(jī)器視覺、AI 盒、網(wǎng)關(guān)、零售自動(dòng)化、醫(yī)療成像等多類成像、視覺、雷達(dá)、傳感器融合及 AI 應(yīng)用場(chǎng)景。其關(guān)鍵內(nèi)核包括：具備標(biāo)量與矢量?jī)?nèi)核的下一代 DSP、專用深度學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)算法加速器、最新 Arm 與 GPU 處理器（支持通用計(jì)算）、集成式下一代成像子系統(tǒng)（ISP）、視頻編解碼器、以太網(wǎng)集線器及隔離式 MCU 島。
TDA4 芯片通過獨(dú)立八核 Arm Cortex-A72 集群配置，可高效支持多操作系統(tǒng)應(yīng)用，且對(duì)軟件管理程序的依賴度極低。八個(gè) Arm® Cortex®-R5F 子系統(tǒng)能夠獨(dú)立管理低級(jí)時(shí)序關(guān)鍵型處理任務(wù)，使 Arm® Cortex®-A72 內(nèi)核專注于核心應(yīng)用邏輯。“C7x” 下一代 DSP 將 TI 業(yè)界領(lǐng)先的 DSP 與 EVE 內(nèi)核整合為單個(gè)高性能內(nèi)核，并新增浮點(diǎn)矢量計(jì)算功能，在實(shí)現(xiàn)舊代碼向后兼容的同時(shí)，簡(jiǎn)化了軟件編程復(fù)雜度。
德州儀器中國(guó)區(qū)技術(shù)支持總監(jiān)趙向源指出，TDA4 芯片在汽車領(lǐng)域已擁有廣泛應(yīng)用，而在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，其賦能價(jià)值同樣顯著。該芯片在助力現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人發(fā)展方面有三大核心優(yōu)勢(shì)，包括：
跨領(lǐng)域應(yīng)用適配與智能化賦能：通過集成 DSP、硬件加速器及 AI 功能，TDA4 芯片可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障、物體識(shí)別等人機(jī)交互場(chǎng)景，也可以完成手勢(shì)識(shí)別等精細(xì)化動(dòng)作控制。
多核異構(gòu)架構(gòu)與能效優(yōu)化：芯片采用多核異構(gòu)設(shè)計(jì)，包含高性能 A 核（Cortex-A72）與實(shí)時(shí)處理 R 核（Cortex-R5F），在保障高性能與實(shí)時(shí)性的同時(shí)，基于 16 納米先進(jìn)工藝實(shí)現(xiàn)了性能與功耗的平衡。
工業(yè)級(jí)接口與功能安全認(rèn)證：在與庫(kù)卡的合作案例中，TDA4 芯片通過完整的技術(shù)文檔與系統(tǒng)級(jí)解決方案，為庫(kù)卡新一代控制器滿足 2025 年最新功能安全標(biāo)準(zhǔn)提供了關(guān)鍵支撐。針對(duì)工業(yè)機(jī)器人等嚴(yán)苛場(chǎng)景，芯片集成 8 端口網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、多路 PCIe 及 CAN-FD 高速接口，支持多傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合傳輸，并通過 ASIL-D/SIL-3 功能安全認(rèn)證，構(gòu)建了從物理接口到系統(tǒng)層級(jí)的完整安全體系 —— 這些特性在新一代工業(yè)機(jī)器人控制器中均得到了充分應(yīng)用。
趙向源強(qiáng)調(diào)，面向工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用，德州儀器將依托完整的模擬與嵌入式產(chǎn)品組合，持續(xù)致力于構(gòu)建全棧式機(jī)器人系統(tǒng)解決方案。
