在早期，物聯網（IoT）在很大程度上充當了基於雲的服務的“眼睛和耳朵”，從傳感器，攝像機和居住在物理世界的其他輸入設備收集數據，而不太強調操縱或控制它監控的事情。支持物聯網的自動化和機器人應用已開始融合，但其成本通常限制了它們在高端工業和商業市場的使用。然而，最近，嵌入式運動控制設備已經開始開發智能，安全，低成本的機動產品，這些產品可以用同樣能力的手臂和手來補充物聯網的眼睛和耳朵。
什麼是嵌入式運動控制？
術語“嵌入式運動控制”指的是高度集成的設備，其在單個設備內體現精確的電機控制，高性能計算以及在許多情況下的通信能力。這是嵌入式計算的下一個發展階段，始於20世紀70年代後期，當時低成本單片微控制器的出現使得從微波爐和兒童玩具到收銀機和醫療設備的各種智能都成為可能。現代汽車所帶來的大部分效率提升都是通過嵌入式計算實現的。
近二十年後，互聯網，無線數據和更高水平的硅集成的興起為嵌入式連接帶來了日常用品，如浴室秤，健身監視器和家庭娛樂設備。嵌入式連接還在一些電動消費產品中得到應用，例如Roomba清潔機器人。遺憾的是，單獨的MCU，電機控制器和模擬電機驅動器組件的成本以及開發電機控制軟件的複雜性意味著連接的運動控制主要用於製造自動化和其他工業應用。
提高集成度有助於降低運動控制平臺的成本和組件數量，使其只需要通用MCU和少數模擬組件來實現完整的解決方案。
帶有外部MCU的集成電機控制解決方案。將動作控制要求進一步集成到軟件中不僅可以實現更小的電子設備，還可以卸載MCU的實時關鍵任務。
最近，嵌入式運動控制器已經出現，它將這些功能與功能強大的MCU集成在一起。在大多數情況下，片上處理器具有足夠的計算能力，可支持精確控制一個或多個電機所需的複雜算法。在許多情況下，這些設備還包括以太網，CAN總線或用於物聯網通信的其他接口。對於低功率應用，單個封裝甚至可以包含驅動中等尺寸步進電機，無刷PMM（BLDC / BLAC）或其他類型電機所需的最終輸出級。MCU還可以編程為驅動其他類型的運動產生設備，例如線性致動器和音圈。
嵌入式運動控制設備在單個封裝中集成了高性能嵌入式處理，功能和電機驅動電子設備。許多嵌入式控制器還包括可用於實現分佈式控制系統和支持IoT / IIoT操作的通信功能。
為了加速開發，這些控制器通常由固件庫支持，這些固件庫為設計人員提供了一組可通過標準API調用的豐富功能。這些庫通常包括用於幾種常見電機控制模式（轉矩，速度和位置）的算法，用於轉矩控制，即磁場定向控制（FOC）和運動模式（例如異形位置，異形速度和異形轉矩）。
應用
醫療產品
醫療設備是嵌入式運動控制正在改變對產品能力和安全性的期望的首批市場之一。例如，輸液泵必須向患者提供穩定流量的精確計量的治療劑。具有物聯網功能的嵌入式控制器可以在患者床邊或集中管理應用程序中對這些泵進行編程和監控。同樣，可穿戴式胰島素泵和其他個人藥物輸送設備中使用的支持物聯網的控制器可以支持自主操作，同時為基於雲的分析應用程序實時提供患者的健康指標。
工業產品
工業自動化一直是嵌入式運動控制的早期受益者。低成本，緊湊型電機控制器可靠近或甚至內置於電機或執行器中。每個模塊的嵌入式控制器在本地執行大多數基本運動控制功能，創建一個分佈式控制架構，使智能接近數據轉換為運動的點。這一點，以及控制器監控和記錄其電機生命體徵的能力，使嵌入式運動控制系統更具響應性，並以更低的價格提供更高的速度和準確性。
嵌入式運動控制器還可以實時監控和記錄電機及其驅動的機器的運行狀況，使其能夠更快地對故障或報警條件做出反應，並在某些情況下預先解決問題，避免造成產品缺陷或代價高昂的停機時間。最簡單的是，這包括跟蹤每個子組件的移動次數，並將其與調整，部件更換和其他日常維護的時間表進行比較。這可以與從電機收集的信息相結合，以尋找機制中某處的過度摩擦的早期指示，這可能很快導致更嚴重和昂貴的問題。
在這些應用中，控制器的嵌入式通信功能使機器能夠通過本地應用服務器或通過基於雲的應用程序跨越IIoT輕鬆地監控和控制。
消費產品
高水平的硅集成以及由此帶來的嵌入式運動控制組件的低成本正在幫助該技術在消費者市場中找到越來越多的新應用。
一些例子包括：
智能，高性能的電動自行車和電動滑板車更實惠，可以使用精確匹配輸出驅動波與電機及其負載的控制器，從電池中擠出更多產品。
物聯網連接智能家居，具有高效的遙控活動通風口，窗簾，監控攝像頭和電器。
3D打印機配備智能電機驅動器，使用複雜的波形整形算法提供更高的速度和品脫精度，同時大大降低它們產生的噪音。
具有時間關鍵功能的個人機器人嵌入在硬件外圍設備中，使處理器可用於AI和用戶界面。
結論
嵌入式運動控制使數據運動變得更容易，更具成本效益。通過這樣做，它有助於使現有產品更好，並使新類別的產品成為可能。
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