應(yīng)用相關(guān)和用戶（工程）相關(guān)的幾個(gè)不同趨勢共同推動(dòng)了嵌入式運(yùn)動(dòng)控制的發(fā)展。甚至在最近出現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)和IIoT邊緣設(shè)備之前，這些趨勢中的許多已經(jīng)發(fā)生了。

同時(shí)增加的小型化、集成和自動(dòng)化即是最重要的趨勢之一，也是影響如此之多的其他趨勢之一。它們是系統(tǒng)、組件和組件的日益小型化和集成，同時(shí)也在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。這也適用于外形系數(shù)非常小的新型微型電機(jī)。根據(jù)P&M市場研究報(bào)告，對步進(jìn)電機(jī)的需求總體上繼續(xù)上升，部分原因是對微型電機(jī)的需求上升。該報(bào)告稱，盡管工業(yè)機(jī)械一直是步進(jìn)電機(jī)最大的細(xì)分市場，但它們在醫(yī)療設(shè)備、臺(tái)式機(jī)制造或家庭自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，將推動(dòng)到2023年的市場增長。

這種趨勢所支持的其他應(yīng)用程序包括3D打印和面向消費(fèi)者的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。后者包括連接的家庭設(shè)備，如智能家居系統(tǒng)的窗簾、百葉窗和攝像頭；環(huán)境控制，如連接的恒溫器；電器；機(jī)器人；無人機(jī)；汽車；以及需要步進(jìn)電機(jī)的消費(fèi)類設(shè)備。對于可穿戴設(shè)備，一些例子是小型便攜式胰島素泵，包含小型步進(jìn)電機(jī)，也需要有線或無線接口，電池驅(qū)動(dòng)，以及虛擬現(xiàn)實(shí)護(hù)目鏡。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)培育

IIoT促進(jìn)的互聯(lián)性日益增強(qiáng)：網(wǎng)絡(luò)正在增長、帶寬在增長。包括互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)上交換的信息量都在增加。全球半導(dǎo)體和技術(shù)公司正將最大的精力放在網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心和高帶寬通信技術(shù)的解決方案上，滿足全球電信和媒體、工業(yè)控制應(yīng)用以及汽車和家庭網(wǎng)絡(luò)的需求。

為了跟上這一發(fā)展，需要更多的智能系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)解決方案在網(wǎng)絡(luò)邊緣的標(biāo)準(zhǔn)化API和標(biāo)準(zhǔn)接口，使這些系統(tǒng)能夠相互理解和溝通。

人工智能在算法方面是一種趨勢，在軟件和專用硬件方面，它產(chǎn)生了根本性的變化。人工智能允許智能和機(jī)器自主，它允許系統(tǒng)根據(jù)其可用的“信息”進(jìn)行決策，而無需人工控制，它允許學(xué)習(xí)、自適應(yīng)機(jī)器，機(jī)器交互。

由于人工智能的出現(xiàn)，新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃趲啄陜?nèi)成為商品，如工廠和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域的先進(jìn)機(jī)器人、運(yùn)輸和交付行業(yè)或玩具。然而，要真正與真實(shí)的物理世界互動(dòng)，將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為物理運(yùn)動(dòng)（反之亦然），需要基于人工智能的系統(tǒng)需要智能執(zhí)行器。這種智能執(zhí)行器是嵌入式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的例子。

嵌入式運(yùn)動(dòng)控制不僅意味著使用嵌入式系統(tǒng)來完成運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)，或者在高度集成的微芯片中實(shí)現(xiàn)電機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制功能。嵌入式運(yùn)動(dòng)控制意味著不僅僅是電機(jī)控制。它是指整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的微型化。

嵌入式運(yùn)動(dòng)控制示例

運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)不再是困難或復(fù)雜的：相反，它已經(jīng)成為一組主流功能，簡單的就象搭積木一樣，幫助設(shè)計(jì)師降低成本。我們現(xiàn)在可以根據(jù)工程師的具體應(yīng)用需求，將功能和模塊通過物理地（電機(jī)、傳感器、外殼、物理接口）和邏輯地（算法、通信堆棧、專用硬件加速器）方式結(jié)合在一起。

Trinamic的智能步進(jìn)控制器+驅(qū)動(dòng)IC系列，如TMC5130/TMC5160集成電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器IC，可以增加集成和實(shí)現(xiàn)小型化。TMC5072甚至可以直接用一顆IC中驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)。TMC8670專用Ethercat運(yùn)動(dòng)控制器IC具有最高的集成度，它是系統(tǒng)芯片（SoC），內(nèi)置現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和一個(gè)真正的MCU，包括EtherCAT實(shí)時(shí)總線接口、協(xié)議棧和伺服電機(jī)控制。

審核編輯 黃昊宇