半导体技术引领智慧新生活

■ 文/本刊记者 杨晗之 焦广明

机器人正在改变人们生活的方方面面，半导体技术将为机器人的发展插上腾飞的“翅膀”，引领人们生活走进智慧新时代。

中国国际进口博览会（以下简称“进博会”）是中国坚持贸易自由化和经济全球化、主动向世界开放市场的重大举措，有利于加强各国间经贸交流合作，促进全球贸易和世界经济的增长。作为全球半导体解决方案的领导者之一，英飞凌科技股份公司（以下简称“英飞凌”）十分重视进博会这一平台，期望能够借此机会加强交流、展示创新科技。

在2018年首届进博会上，英飞凌以“同生活，共未来”为主题，分区域展示了基于英飞凌半导体技术和产品在智能汽车、智慧城市、智能家居、智能工厂不同场景的应用及解决方案。2019年第二届进博会，英飞凌将以“连接现实和数字世界”为主题，展示半导体技术如何助力数字化转型，实现物联网时代的美好生活愿景。届时，观众将有机会感受智能机器人Roboy如真人般的亲切拥抱，抢先一睹采用英飞凌技术的新能源汽车，并在精心布置的智能家居实景中体验未来生活的便利、安全和环保。

从工业机器人到协作机器人

工业4.0时代，人与机器正以全新的方式建立通信和联系。智能机器特别是机器人将在人们日常生活中扮演更重要的角色。

2016年，全球机器人整体市场规模达到400亿美元，预计将在2025年达到870亿美元。在机器人发展初期，大部分机器人主要应用于工业大批量生产。如今，传统工业机器人正逐渐被协作机器人取代或是朝协作机器人的方向升级。预计到2020年，协作机器人的增幅将超过23%，成为增长速度最快的机器人种类之一。

传统的工业机器人价格昂贵，过程整合时间很长，只有少数指定的专家才能进行编程，而且几乎无法修改其功能和任务范围。不仅如此，由于缺乏“灵敏性”，机器人的应用范围受到围栏或其他障碍物等安全措施的限制，以避免工厂员工受到碰撞伤害。大多数协作机器人都是柔软且没有棱角的，还可以像人的手臂一样自由移动，它的触感和人也相似，可以实现安全的人机交互。内置的碰撞识别和预防功能简化了原本复杂的编程，简单直观的编程界面只需几分钟就能完成过程整合。传感器的使用则为交互式学习提供了高度的灵活性。因此，协作机器人可以独立地处理特定任务。

第二届进博会即将拉开序幕，英飞凌将把会说会笑甚至会演舞台剧的“小男孩”——机器人Roboy带到进博会现场。这款采用英飞凌多项半导体技术的3D打印人形机器人将首次在中国亮相。

机器人离不开智能半导体

如何让机器人从毫无生气的机械装置化身为丰神异彩的人工“精灵”？事实上，不论是感测、运动控制、功能安全，还是安全性，机器人主要功能的关键推动力都来自智能半导体。

在所有人形机器人的创建过程中，模仿人体骨骼结构至关重要。但是，用机械设计还原人体的骨骼结构和肌肉系统极度困难。为了降低复杂度，工程师通常会简单地用电机来代替关节。Roboy却与众不同，工程师通过3D打印、创成式设计和超现代化的技术加工工艺等一系列创新方法，在Roboy上重现了人类的骨骼、肌肉和肌腱。

虽然Roboy拥有了自己的骨骼结构和肌肉系统，但是如何与人沟通、如何利用肌腱驱动完成精准的动作、如何行走等，依然是一套组合难题。为此，英飞凌的研发人员为Roboy 2.0装载了一套发达的神经网络系统，也就是英飞凌的半导体器件，从而赋予了Roboy听觉、视觉和感知功能。例如，Roboy的胸部搭载了8个英飞凌XENSIV™高性能MEMS麦克风，可以进行语音识别，因而能够听到并且理解人们所说的话，甚至能同时与多个人进行交流。Roboy的肩关节植入了英飞凌的XENSIV™3D磁性传感器。它们经过AI技术的训练，可实现高精度测量，能够准确判断手臂的位置，并将数据反馈给电机控制单元。为了让手臂灵活自如地移动，Roboy采用了英飞凌的嵌入式电源技术，将微控制器和电源技术集成在一块芯片上，占用的空间极小。未来的Roboy 3.0，双脚将会搭载英飞凌的XENSIV™60 GHz雷达传感器，借助基于雷达数据进行训练的神经网络，Roboy 3.0在行走时能够判断路面的材质，并根据不同的路面情况调整自己行走的姿势和步调。

有了健全的骨骼、肌肉结构与神经网络，Roboy能做的事情越来越多。目前，Roboy已经学会了拥抱、蹬三轮车、移动自己的四肢、识别不同的人以及进行简单的对话。2019年春天，Roboy还曾骑着人力车，载着开发团队穿梭于德国慕尼黑工业大学。现在，Roboy已经学会了如何提供和售卖冰激凌。2020年，Roboy将能进行基本的医疗诊断。这个机器人“小男孩”的每一步收获和成长都离不开英飞凌的半导体器件。Roboy机器人在“智慧大脑”和“中枢神经”的加持下还具备深度学习的功能，变得越来越聪明。在不久的将来，Roboy还将化身技能满满的医生、厨师、木匠，甚至替人类登陆火星开展探测试验。

Roboy发展路线图