末端执行器作为整个自动化领域的核心所在，承载着精准抓取、稳定操作以及高效执行各种任务的重要职责。苏州钧舵机器人有限公司推出的搭载先楫半导体HPM6200系列高性能MCU芯片的LRA系列直线旋转执行器（ZR轴）凭借其精确力控补偿、软着陆算法、恒力磁性弹簧技术以及高精度光编技术等多项创新技术，为半导体封测、芯片贴装、3C精密装配等行业提供强大支持。

钧舵机器人CEO 介党阳博士表示：“钧舵LRA系列直线旋转执行器以其卓越的产品质量和高效的客户服务赢得了3C、半导体等行业标杆企业的青睐。先楫以高性能MCU产品和全方位的技术服务，极大的加速了我们高性能驱动器的开发，显著增强了LRA系列的整体解决方案。这一创新不仅提高了产品节拍，提升了力控精度，还简化了调试流程，从而为客户带来了更高的价值。”

先楫半导体执行副总裁 市场销售，陈丹 （Danny Chen）表示：“末端执行器是智能制造自动化的核心设备，先楫半导体对MCU在高性能伺服驱动器的应用有深刻的理解和丰富的经验，我们推出的HPM6200系列芯片以其高算力和精准控制力等优点助力钧舵机器人开发出行业领先的LRA系列产品。我期待与更多的像钧舵这样有丰富的行业经验和技术积累的伙伴合作，赋能中国乃至全球的机器人自动化行业。”

钧舵机器人的驱动器解决方案基于 HPM6200 系列高性能多核处理器，专门满足半导体行业在高节拍、高精度Z轴、高精度力控以及高稳定性等方面有严格要求。该方案采用新一代的氮化镓 (GaN) 作为核心驱动，结合 HPM6200 系列的皮秒级高精度定时器和卓越计算性能，大幅提升了电流环带宽并降低电流纹波。双核架构设计使一核运行 RTOS 来处理应用和通信，另一核通过裸机协程控制电机，实现 100kHz 以上的高频率驱控合一。高实时性通信和高频电机控制互不干扰，在单芯片上实现最优的解耦，使 EtherCAT 通信周期在低于 100 微秒间隔的情况下保持极低抖动，完全不影响控制带宽。

钧舵机器人LRA系列产品操作演示

钧舵LRA直线旋转执行器系列自研驱动器方案优势

1. 先进的硬件技术：钧舵机器人的驱动器采用了最先进的氮化镓 (GaN) 半导体技术和 600MHz 主频的双核处理器，在提升功率的同时减小体积，降低电流纹波，显著提高性能和实时性。这种硬件组合使其在性能和成本效益方面均优于其他解决方案。

2. 尖端软件算法：通过引入先进的阻抗和导纳控制算法，实现精准的力控、快速响应和出色的稳定性，相比传统的软着陆技术表现更为卓越，在复杂的动态应用场景中具有更优性能。

3. 专属监控功能与精准适配：钧舵公司所有产品本体的智能芯片提供绝对值信息、温度监控和各种安全报警，并采用专属通信协议以无缝连接到驱动器实时获取其监控数据，进一步提高系统的安全性和稳定性，在温度变化条件下确保最佳的力控精度。

4. 针对性设计与定制功能：驱动器针对半导体和 3C 末端任务特别设计，具备多种定制功能，包括高级力控算法，确保与 LA 和 LRA 本体的完美兼容，为特定应用场景提供最佳解决方案。

钧舵的LRA系列产品采用了差异化的技术路线，能够满足行业的精密制造需求，具备产品可靠性和工艺稳定性的优势。如此精妙的末端执行器，承载的是来自先楫半导体精心打造的高性能芯片解决方案。

主打精准控制

先楫半导体HPM6200系列

• HPM6200系列高性能MCU是先楫半导体于2023年初推出的一款高性能、高实时、混合信号、双RISC-V内核微控制器。

• HPM6200系列主频600MHz，共有12产品型号，包括单核和双核产品，已量产144 eLQFP 及116 BGA两种封装，并即将推出100 eLQFP封装，有内置闪存（4MB）和无内置闪存选项，提供100ps高分辨率的PWM输出模块，用于复杂信号生成的可编程逻辑阵列PLA，在工业和汽车应用中实现数字电源和高性能电机控制具备显著优势。HPM6200 全线产品通过AEC-Q100 认证，工作温度在-40℃-105℃范围内。

• HPM6200系列具备100ps的高分辨率PWM、16bit ADC以及可编程逻辑阵列PLA，可以为新型的电源系统建设带来诸多可能。其中，100ps高精度PWM可以提高电源变换器的效率、功率密度及性价比。可单芯片实现多种电源拓扑和单芯片实现多轴电机控制;16位ADC可提高电流、电压等信号的采样精度。PLA可实现丰富、多逻辑的保护，并能独立于CPU运行，大大提高了产品的稳定性。

• 模拟技术往往是传统MCU公司的短板，而先楫HPM6200系列拥有3路16位ADC，可以支持2MHz的采样率，同时具备4通道Ʃ-Δ数字滤波;精准控制方面，HPM6200系列100 ps的PWM达到世界一流水平的调制精度，4组独立PWM可实现多路马达控制。

展望未来，高端智能制造将持续引领全球制造业的转型升级。我们相信，会有更多的应用场景需要用到电动智能运动控制模组。先楫半导体将携手钧舵机器人打造更多高效、智能、绿色的制造解决方案，共创智能制造的美好未来！

随着工业4.0和工业物联网的发展，机器人技术的需求变得越来越重要。同时，市场需要提供易于使用的架构，简化设计流程，并显著降低客户在各种应用中的设计风险。为了满足市场需求，瑞萨电子提供了基于MCU的micro-ROS解决方案。micro-ROS是一个使用ROS 2的机器人控制系统的开源项目，ROS 2是第二代ROS（机器人操作系统），用于微控制器上的各种机器人系统。

在本篇文章中，您将了解用于微型ROS实现工业机器手的最佳硬件和软件平台，这些平台可以使用RA6系列MCU上的解决方案简化设计过程。RA家族及其RA6系列MCU适用于需要以太网、CAN-FD、经得起未来考验的安全性、大尺寸嵌入式RAM以及运行闪存CoreMark®算法的低至107uA/MHz的低功耗物联网应用。更多详情，您可在后文“相关资料”中查看瑞萨RA系列网页网址。

扫地机器人，顾名思义，可以扫地的机器人！扫地机器人的基础功能就是扫地和吸尘了，扫地和吸尘是两个不同的概念；吸尘，就是将灰尘吸干净，这个功能很早之前，吸尘器就做的很好了！而吸尘的同时，将粘在地面的污渍扫起来，再吸进去，这功能就很棒了！这两个功能的实现需要扫地机拥有一个强劲的电机，产生很大的吸力，同时需要一个高速运转的滚刷配合。

生活水平的提高，让大家对洁净有了新的追求！在打扫好地面之后，再来拖一遍，就显得无比干净，彻底！干拖效果没有湿拖好，但湿拖后又会有些水渍，湿拖之后再干拖，就更完美了！所以，最新的扫地机器人就已经具备了干湿分离两用抹布，一块抹布，两种效果！非常不错！

惹人喜爱的小功能——自动返回充电。因为是机器人，就需要能量供给，电池没电了就要去充电，而搬来搬去会很麻烦。现在的扫地机器人基本都实现了自动返回充电功能，当机器电量不足时，机器会留下一部分电去找充电座，充满电再出来打扫！好的品牌回充的成功率达到100%。此外，现在的扫地机器人可以预约时间，每天定时打扫。好的扫地机器人还可以做到7天预约模式，每天都可以有一个不同的打扫时间，很方便。

小米扫地机器人采用航顺32位主控MCU HK32F103VET6，负责电机控制、路线算法、遥控接收、电池管理等功能。

扫地机器人实物图

扫地机特点:

• 有大吸力、电控水箱、惯性导航系统、扫拖一体、悬浮吸口、断点续扫、实时地图显示、红外碰撞减速、米家智能联动、小爱语言控制等核心特点，解决中小户型清洁问题。

• 清扫、湿拖高效配置赋予双重清洁实力。整机2200Pa暴风般吸力，深入缝隙的高效清洁。

• 惯性智能导航系统，步步为营，一扫即净。内置高精度陀螺仪，智能弓形清扫，清洁路径更高效，房间的边边角角都能扫净。

扫地机器人系统框图

HK32F103VET6产品特点

——CPU

•ARM Cortex-M3内核

•最高时钟频率：120MHz

•24位System Tick定时器

•支持CPU Event信号输入至MCU引脚，实现与板级其它SOC CPU的联动

——工作电压范围

•双电源域：主电源VDD为1.8 V ~ 3.6V、备份电源Vbat为1.8 V ~ 3.6V

——工作温度范围：-40℃ ~ +105℃

——VDD典型工作电流

•运行(Run)模式：16mA/120MHz@3.3V（133.3uA/MHz）

•睡眠(Sleep)模式：7mA/120MHz@3.3V(58.3uA/MHz)

•停机(Stop)模式：30μA@3.3V

•待机（Standby）模式：2μA@3.3V

•关机（Shutdown）模式：100nA@3.3V

——存储器

•最高527 Kbyte的Flash存储器

•CPU主频不高于24 MHz时，支持零等待总线周期

•具有代码安全保护功能，可分别设置读保护和写保护

•支持存储于Flash的指令和数据加密，以防止Flash内容被物理攻击

•97 Kbyte SRAM

——时钟

•外部HSE：4~32 MHz，典型频率为8 MHz

•外部LSE：32.768 kHz

•片内HSI：8 MHz/56 MHz

•片内LSI：40 kHz

•PLL时钟

•芯片管脚输入时钟

——DMA

•2个独立DMA控制器：DMA1和DMA2

•DMA1提供7路通道

•DMA2提供5路通道

•支持Timer、ADC、SPI、I2C、USART等多种外设触发

——安全加密:CRC计算单元

——数据通信接口

•6个USART：支持主同步 SPI和调制解调器控制，具有 ISO7816接口、LIN、IrDA能力、自动波特率检测和唤醒特性

•3个高速SPI：支持 4至16个可编程比特帧和复用的 I2S接口

•2个I2C：支持极速模式（1 Mbit/s）、SMBus和PMBus，可从停机模式唤醒

——定时器

•1个高级控制定时器（TIM1/TIM8）

•5个通用定时器（TIM2/TIM3/TIM4/TIM5/TIM17）

•1个基本定时器（TIM6/TIM7）

——日历 RTC，具有闹钟功能，可从停机 /待机模式周期唤醒

——片内模拟电路

•3个12位的ADC：25个外部模拟信号输入通道，支持最高1 MSPS采样频率的自动连续转换和扫描转换

•1个温度传感器：模拟输出在内部连接到A/D转换器独立通道

——算术运算协处理器

•RM Cortex-M4内核支持的绝大部分算术指令

•实现支持32单精度浮点运算

•支持多种自定义的32位及64位算术运算

——可靠性

•通过HBM2000V/CDM500V/MM200V/LU等级测试

目前，中国已经进入了老龄化社会，预计从2020年开始，中国将步入老龄化严重阶段；2050年中国将步入超高老龄化国家行列，60岁以上人口将占到30％左右。全国约有1400多万老年人将进入老年福利机构养老。特别是对于卧床不能自立的老年人，无论在养老院或家庭，个人卫生护理洗浴都是难题。而最重要的日常护理之一就是洗浴。因此，开发面向家用与医用环境的个人卫生护理机器人，利用智能控制、人机工程学等技术进行设计，实现洗浴过程的自动化显得尤为重要。单片机控制技术作为自动化控制技术的核心之一，采用单片机技术对服务机器人实现洗浴过程的单元模块化控制系统设计，主要实现智能洗浴、洗发、干身、按摩和康复等作用于一体化，设计控制方便，功能强，性能可靠。

1 控制系统的工作原理

根据洗浴控制单元的控制功能和要求，设计该洗浴单元控制系统方案原理框图如图1所示。

1)人机界面 各种控制信号命令通过触摸屏输入，触摸屏模块与控制系统主机单元相连接，通过主机控制单元输出各种控制指令，控制单元输出的命令由输出模块输出控制信号。

2)控制系统单元 包括硬件部分和软件部分，是整个洗浴控制单元的核心。接收输入／输出信息，通过软件控制各控制单元执行相应的动作。

3)输出模块 驱动各个输出电磁阀的动作，以及电动机、水泵的运转。

4)传感器模块 用来检测水箱、洗发池、洗浴池的水位，以及水温的温度等，并将检测的信息反馈给其他控制系统单元处理。

整个控制系统包括两大部分：硬件部分和软件部分。硬件是整个系统的基础，以单片机为核心，配以一定的接口电路和软件控制。软件部分充分支持和配合系统的硬件，从而完成系统的各项控制任务。

根据洗浴控制过程要求，设计能够实现其功能，控制系统单元的原理图如图2所示。

洗浴功能：洗浴单元控制系统开始工作时，安装在水箱中的浸没式加热器开始加热，在加热过程中，通过DS18B20采集水温值，通过触摸屏模块来调节设置温度，通过LCD1602显示出当前的水温和设定的水温值。当达到设定水温时则加热器停止加热。然后由触摸屏按健选择洗发、淋浴和洗浴等工作模式。

1)洗发功能控制 先用调整好温度的水浸润头发，再用混合有洗发液的温水冲洗头发，在温水注入到设定值后，系统自动关闭注入温水和洗发液的阀门，启动循环水装置，在设定的时间内用混合液体反复冲洗头发，洗发过程结束后，自动打开排水阀，排掉污水；同时打开温水进行冲洗，待头发洗干净后，停止冲洗，打开热风吹干头发，结束洗发过程，清理消毒。

2)淋浴功能控制 先调整好水的温度，设置洗浴功能后，系统自动打开浴池上方的电磁阀，同时打开其下面的排水阀。由上下方的喷淋阀对人体进行全面的清洗，清洗干净后，打开具有一定压力的热空气阀门，对洗浴人体进行烘干，烘干结束后，清理清毒。

3)整个洗浴功能控制 当冼浴人进入浴舱后，由监护人员或洗浴者本人盖好浴缸上盖板，启动洗浴按钮，系统自动调整水温，将混合有固定比例沐浴液的合适的温水注入浴缸内，在温水注入到合适水位后，停止进水。系统进入定时泡浴阶段，在浴缸内设置有水的污浊度检测传感器，系统实时检测水的污浊度，通过污浊度检测，自动设定洗浴时间，以适应不同程度的人体洗浴需要。在洗浴效果达到设定值后，放掉洗浴污水，注入干净温水冲洗，冲洗完成后，对洗浴人进行烘干，待人出浴后，对接触人体部分清理消毒。

洗浴和洗发时要根据人体需要，对洗浴液或洗发液与水的混合进行科学配比，并合理控制水温、时间、压力等参数。在整个控制系统中，设置有水温、水位等多项传感器，对于洗浴或洗发全过程要进行实时检测，以防止人身和设备发生意外。

由于输出系统较复杂，输出接口较多，只用51单片机自身的I／O口不够，而且如果单片机接的外设较多，则会使单片机的CPU利用率大大的降低，因此，设计选用了8255A作为输出接口扩展芯片。

2 软件部分

系统采用单片机89C51作为核心控制器，通过硬件电路设计及软件程序编制，设计洗浴单元的控制系统。采用C语言进行程序编制，具有可靠性高、实时性强、简练易于维护，调试方便等优点。

主要实现洗浴功能、洗发功能和淋浴功能3个模块的功能。把3个主模块功能分别用软件编程作为子程序，然后在主程序中根据需要调用各模块。主程序模块主要有初始化模块、温度显示模块、触摸屏子程序模块和报警模块等模块组成。控制主程序流程图如图3所示。

3 系统的抗干扰性和可靠性设计

1)防止射频干扰 由于射频干扰是以空间电磁场的形式传递在机器内部的导体引线或零件引线的感生引起的干扰，所以通过电磁屏蔽和合理的布线／器件布局，来衰减该类干扰电源线或电源内部产生的干扰。通过电源滤波，隔离等硬件措施来抑制该类干扰。

2)提高振荡源的稳定性 主要由起振时间频率稳定度和占空比稳定度决定，起振时间可由电路参数整定等确定。

3)提高软件的抗干扰性和可靠性 在设计中，采用软件消抖动方法。编程时用延时10 ms的延时程序来消抖。由于输出要驱动电磁阀线圈和电机等电感性负载，还有输入传感器的连接，为防止外部射频对它们的干扰，在连接输入／输出驱动时，通过光电耦合器连接，及采取硬件保护及抗干措施，提高可靠性。

4 结论

该系统基于个人卫生护理机器人洗浴过程控制系统的设计，以89C51微型单片机应用系统为控制核心，辅助有温度控制模块，液位检测模块，触摸屏控制模块，电磁阀和电机等输出驱动模块，系统报警模块及水路循环控制等模块组成。控制系统成本低，功能强，降低了洗浴服务机器人产品的整体成本，编程容易方便，其编程程序依据Proteus仿真编写，proteus有编译C语言的能力，软硬件联合仿真系统，利用软件环境和硬件环境的控制界面，利用proteus与keil联合仿真进行调试，调试结果满足该项目的技术指标设计要求，采用微型单片机控制，为其进一步实现洗浴功能的智能化，洗浴控制功能的扩展，提供了技术基础。