如果把机器人行业(工业机器人、服务机器人和新型的人形机器人)拆开来看,并不是一个“新行业”,是电子、计算、控制、通信、安全等多个电子技术和软件长期积累后的集中释放。
随着机器人行业被大家寄予厚望,大部分芯片公司认为机器人会成为电子产业新的系统级需求入口,多个应用场景同时成熟。
◎ 在制造业,协作机器人开始走向柔性生产;
◎ 在物流与仓储,自主移动机器人逐步替代人工搬运;
◎ 在医疗、服务、家庭等非工业场景,服务机器人开始真正落地;
◎ 农业、建筑等原本自动化程度较低的领域,也开始系统性引入机器人。

Part 1
简单来说,机器人成为电子器件小型化应用的高地了。
机器人行业正在进入一个快速扩张阶段,工业制造,还是服务、物流、医疗等非工业场景,机器人应用都在持续扩大,推动了机器人市场的整体增长,并为电子系统带来了持续、长期的需求。
推动机器人加速发展的动力,劳动力老龄化和用工短缺正在成为全球性问题,机器人逐渐成为填补人力缺口的重要手段。
机器人正从“可编程设备”走向“具备感知和决策能力的智能系统”,这使得实时人工智能处理成为刚需。
机器人需要在动态环境中即时感知、判断并执行动作,这对系统的低延迟、稳定性和安全性提出了更高要求。
同时,自动化正渗透到越来越多的场景,从物流中心到消费级设备,都依赖更强的感知能力,包括视觉、雷达、激光雷达和三维传感,电机控制和供电技术的进步,宽禁带半导体、无线充电和高度集成方案开始在机器人系统中得到应用。

Part 2
机器人真正落地过程中也面临不少挑战。
◎ 功耗和散热问题,人工智能负载的引入显著增加了系统热量,而机器人往往缺乏复杂散热条件。
◎ 实时性要求,电机控制、视觉处理和安全系统之间需要确定性的时间响应,一旦出现抖动或资源争用,就可能导致运动异常或任务失败。
◎ 机器人通常处于持续联网状态,通信延迟波动、网络中断以及网络攻击风险都在增加,如果端点或 OTA 更新的安全性不足,甚至可能导致整支机器人队伍停摆。再加上各地区法规和安全标准差异较大,也增加了产品认证和部署的难度。

从系统角度看,机器人由几类关键电子模块构成,包括人工智能计算、电机控制、连接与安全、传感以及电源管理。
这些模块并非孤立存在,在同一系统中高度协同,才能支撑机器人在复杂环境下稳定运行。

在所有模块中,人工智能计算被视为“感知到行动”的核心。
机器人需要在边缘侧完成实时感知、规划和控制,避免依赖云端带来的延迟。
同时,系统必须在高负载下保持确定性,并尽量降低功耗和散热压力,瑞萨推出了以 RZ/V2H 为代表的解决方案,通过 DRP-AI 架构在无需风扇的条件下实现高性能视觉人工智能,考虑实时控制能力和能效表现。

在机器人系统中,视觉与运动控制必须并行工作,零件公差、负载变化、人机交互以及安全约束都会持续变化,视觉和传感系统需要不断更新环境和目标信息,电机控制系统则必须实时接收这些数据,在运动过程中动态调整轨迹,并保持多轴同步的确定性。这也是机器人系统与传统自动化设备的重要区别。
针对工业机器人,RZ/T2H 单芯片方案通过异构架构,将应用处理、实时控制和网络功能集成在同一平台中,可支持多达九轴的电机控制以及工业以太网通信。
对于协作机器人,则采用 RZ/N2H 与 RZ/T2L 的分布式方案,由中央控制器协调运动和网络时序,再由靠近执行器的单轴控制器实现精细控制。
随着机器人越来越“软件定义”,安全问题的重要性不断上升。机器人系统不仅具备网络连接和远程更新能力,还直接控制物理运动,一旦遭到攻击,风险远高于传统 IT 系统。未授权控制、固件篡改、算法和模型泄露,都会直接影响系统安全。

可信操作系统(TOS) 运行在可信执行环境中,与普通操作系统隔离,负责安全启动、密钥管理、加密通信和关键资产保护。
在实际应用中,机器人可以通过 TOS 完成身份认证、安全通信和 OTA 校验,即使应用层出现异常,安全域仍然保持完整,从而提升系统的可靠性和可认证性。
瑞萨通过处理器、连接芯片、电源管理器件以及参考设计和生态合作伙伴,构建了面向不同机器人形态的完整解决方案,覆盖从工业机器人到 AMR、灵巧手和无人系统等多种应用。


从传统芯片企业角度,现在是需要发力来针对机器人来推动自己的方案了,在这个高度系统化、对电子技术要求极高的领域,没有自己的位置是不行的。
机器人平台的底座确实是芯片,在算力、实时性、功耗、安全和系统集成之间取得平衡,芯片公司机器人方案会越来越全面。