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實現全球互聯互通 海爾積極布局智慧家庭

資策會MIC產業分析師曾巧靈 2019年全年財報海爾智家營收創下新高,達到2,008億元人民幣,較去年同期成長9.1%。其中,國外地區營收達到933.2億元,較去年成長21.7%,占總體收入比重達46.78%。同期,海爾智家雲App月活躍用戶數成長350%,物聯網生態收入48億元人民幣,較2018年成長68%。2019年公司國內成套產品收入占比達27.5%,較2018年上升5.4%。 2020年海爾35週年年會上宣布,智慧家庭將成為海爾第六大發展策略,2020 CES海爾智慧家庭系統已嵌入40%海爾家電產品中,全球IoT用戶約達2,000萬戶,其中1,330萬為亞洲用戶、416萬美國用戶、140萬歐洲用戶、100萬澳洲用戶。2020年第一季,中國大陸因新冠肺炎疫情對國內家電消費市場產生衝擊,海爾智家營業收入431.4億元人民幣,亦較2019年同期下降11.1%,但隨市場整體銷售下滑,海爾在中國大陸市場及海外市場之市占不減反增 克服智慧家庭致命傷 海爾智家認為,目前智慧家庭市場有三大痛點,第一為智慧家電產品零碎,無整套解決方案;第二為不同產品間無法互通互聯;第三為市面上智慧家庭解決方案仍以控制為主,應用範圍有限。根據前述痛點,海爾規畫其智慧家庭產品發展的三大核心理念。 多數智慧家電產品單一分化,無法成套,消費者在市場上只能東拼西湊各種智慧單品,而相較於其他家電大廠,海爾智家已經從單純的白色家電銷售,逐漸轉型為用戶提供全屋智慧解決方案,2019年6月海爾於上海啟動「海爾智家」001號,也成為目前全國最大的智慧家庭體驗中心。 截至目前,在中國大陸市場,海爾智家已建立超過3,500家智慧家庭體驗中心銷售智慧成套家電;在歐洲、東南亞、美洲等地區,海爾智家也先後建立智慧家庭體驗中心。海爾以中高收入者為主要目標客群,提供新屋整修、全屋智慧家庭系統配置等全套解決方案。 智慧家庭已成為海爾重要發展策略市場 不同品牌產品間未必能互聯互通,無法形成統一的體驗,同時也未必與居家空間布線、設計裝修風格一致,與理想中的智慧家庭相去甚遠,因此,海爾積極透過U+智慧生活雲平台,以及參與國際標準組織制定相關互連標準,強化裝置間、品牌間的互通性。 現有智慧家庭解決方案仍以控制為主要訴求,而非主動判斷用戶使用習慣,透過智慧化為用戶創造服務價值,為此近年來,海爾分別透過獨立研發與策略聯盟的形式,大規模投資人工智慧應用於智慧家庭,期望智慧家庭體驗從「被動控制」升級成「主動回應需求」,智慧化也成為重要發展策略。 海爾發展至今,除旗下多樣化智慧家電外,已於2014年正式發表U+智慧生活戰略1.0,並建立具備開放、相容與互動的IoT智慧家庭平台「U+智慧生活雲平台(後簡稱U+平台)」,從電冰箱、洗衣機等白色家電產品,逐漸建立起全場景智慧家庭情境。 U+平台是中國大陸物聯網產業中,首個智慧家庭領域開放生態平台,目前也吸引中國大陸與國際諸多優秀合作夥伴,包括硬體製造商、生態服務商、技術合作夥伴、開發者社群等,並透過海爾旗下七大品牌聯合銷售,包括美國GE Appliance、紐西蘭Fisher & Paykel、卡薩帝、統帥、日本AQUA等品牌,將U+智慧生活雲平台擴散於全球。 至於U+平台的架構包括UHomeOS、U+互聯互通協定、U+用戶大數據、U+人工智慧、U+用戶互動、U+生態平台六大核心技術,整個平台涉及包括開放軟體開發套件(Software Development Kit, SDK)、應用程式介面(Application Programming Interface, API)標準,讓第三方品牌各產品接入,以及平台的開放,為合作者提供開發新應用、新服務的統一標準及資源。 2017年3月,海爾發表U+智慧生活3.0戰略,新增智家雲腦,更加強化U+平台智慧化、主動學習用戶偏好與生活習慣,並能主動為用戶調整生活場景中的各式終端參數設定,同時主動推薦用戶感興趣的資訊與服務,也成為後續海爾人工智慧的前身。2019年海爾公布數據顯示,U+平台註冊用戶已達4,100多萬,其中活躍用戶530萬,接入U+平台終端設備數量已超過1,600萬,其中活躍設備650萬。 前瞻科技結合軟硬體立足市場 U+平台與智家雲腦主要依存物聯網以及人工智慧兩大技術,其核心功能包含下列三項。 目前U+平台支援Wi-Fi、BLE、ZigBee、NB-IoT等,讓不同通訊技術的產品能夠快速的接入家庭網路,並連接到U+平台,配置綁定場景更便捷。海爾更於2017年6月聯合晶片商瑞昱推出U+物聯雲解決方案/U+雲芯晶片,打造硬體、軟體與服務一體化產業解決方案。 智慧家庭可結合AI及物聯網等技術,建構軟硬體及服務的解決方案 雲芯晶片的特性在於提供更低功耗的智慧家庭產品,對於全套整屋方案,雲芯晶片可以從底層提升連接的安全性,用戶採用內建雲芯晶片之產品,最快可以在10秒鐘內,快速配對聯網,同時做到全屋無縫互聯互通,並具備網路故障自診斷/自修復、自動恢復聯網。  
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凌華科技攜手Sageran開發O-RAN解決方案 5G建置再加速

邊緣運算解決方案廠商凌華科技與Sageran網路科技簽署協議,深化在端對端 5G開放式無線電存取網路(O-RAN)解決方案方面的合作。雙方將建立聯合實驗室,為公用和私有網路發展以開放式架構為基礎的整合式5G邊緣解決方案,讓電信服務供應商享有更好的設備互通性並且持續降低成本。 凌華科技攜手Sageran開發O-RAN解決方案 凌華科技網路和通訊事業中心總監葉建良表示,5G RAN是5G網路最關鍵的基礎架構,而建置具成本效益、能永續經營的5G RAN,就像是為無線供應商提供網路效能一樣重要。這也是5G Open RAN能夠發揮作用的地方。將凌華科技領先的商規現成(COTS)硬體與Sageran靈活的5G基地台軟體整合,以開放式架構更快地打造高效能、可擴充的5G RAN解決方案。 Sageran執行長Komann Deng指出,我們合力為新的和現有的網路生態系提供可輕鬆整合的方案,並針對各種應用和部署提供高服務品質(QoS),以加快5G 網路的建置時程。例如,共同開發的小型基地台可以快速部署,適用於智慧製造、自動駕駛和遠距醫療的私有 5G 網路的建置。 凌華科技與Sageran的擴大合作,將加快私有5G網路所需的精巧型邊緣運算設備、車聯網(V2X)通訊以及工業物聯網(IIoT)等產業應用的5G解決方案的開發速度。 兩家公司已開發出精巧整合式5G小型基地台,採用凌華科技多接取邊緣運算架構伺服器系列MECS-7210/MECS-6110與Sageran的基頻單元(BBU)協定堆疊。5G小型基地台為便利且具成本效益的5G整合式解決方案,以符合OTII標準並通過NGC-Ready驗證的硬體提供完整的5G網路功能。
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新唐新低功耗5V微控制器亮相

新唐科技(Nuvoton)推出全新低功耗5V微控制器NuMicro M251/M252系列,基於Arm Cortex-M23嵌入式核心,支援Armv8-M指令集架構,工作頻率為48MHz,內建32KB至256KB Flash及8KB至32KB SRAM,其深度掉電模式下耗電流低至2.0μA,M251/M252系列內建五種電源管理模式與三種晶片安全保護機制,滿足工業物聯網中注重功耗與高安全性的必要需求。 NuMicro M251/M252系列運作在1.8V至5.5V寬工作電壓和-40℃至105℃的工業溫度範圍,並提供20至128腳位封裝與多達五種的電源管理模式,亦整合了獨立的RTC電源VBAT腳位,在掉電模式下低功耗UART仍能以9600bps波特率的傳輸速度運行,透過這些特色將功耗管理變得更有效率。M251/M252系列於正常運行模式耗電為138μA/MHz,掉電模式(RTC開啟,RAM數據保持)的電流為2.5μA,不帶VBAT的深度掉電模式的電流則小於1.4μA。 NuMicroM251/M252系列提供高性能且豐富的周邊介面,如可編程串列介面(PSIO)、高達6個腳位的電壓可調介面(VAI)外擴介面(EBI)、通用串列介面(USCI)、QSPI、SPI/I²S、I²C、智慧卡介面(ISO-7816-3),看門狗定時器、RTC和最高24通道PWM,提供硬體設計上的彈性。在高性能類比的周邊,則提供最高16通道12位880kSPS採樣率;1組運算放大器能運用於小訊號放大的電機控制;1組12位1MSPS採樣率DAC和2組類比比較器(ACMP);內建五階參考電壓Vref可提供精準電壓給ADC與ACMP使用;,豐富的類比周邊可提升產品性能、降低外部周邊元件的採用並縮小終端產品尺寸。M252系列微控制器除M251系列特色外,藉由內部產生USB通訊所需的精準頻率時鐘訊號,支援毋需外掛晶振的USB2.0全速設備接口,節省終端產品成本與縮小產品尺寸。
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專訪安馳科技專案技術應用工程經理黃信傑 疫情/中美貿易催化工業4.0發展升溫

安馳科技專案技術應用工程經理黃信傑表示,台灣製造業目前正處於智慧密集(工業4.0)階段,可看到許多上市櫃公司與法人單位(如工研院),挹注大筆研發經費與人力資源發展工業4.0,同時政府亦推出生產力4.0發展計畫,整合台灣既有軟硬體與媒合創新產業。 圖 安馳科技專案技術應用工程經理黃信傑表示,憑藉台灣優良的半導體產業聚落與在工業製造的配合度、學習力與彈性,台灣已正式邁入工業4.0時代 而在這樣的發展趨勢下,安馳科技也不曾缺席。黃信傑談到,該公司在今年的北、中、南自動化展會上,特別展示出安馳科技結合ADI元件、電池監控系統與人臉辨識系統等方案,以滿足未來工業4.0及電動車發展的需求。 除了在解決方案的布局策略外,事實上早於一年前,安馳科技就與Macnica結盟,攜手布局工業4.0的領域。安馳科技資深協理陳發勇指出,此次與Macnica的合作,為該公司帶來兩個層面的優點,包含產品線的增加與資源共享的好處。 陳發勇分析,相較於過去尚未與Macnica結盟之前,在地化的代理商要拿下國際大廠的代理權可說是難上加難,有了Macnica的合作,安馳科技才得以順利爭取到如安森美的代理權;其次,在資源共享上,安馳科技與Macnica集團本身都有提供完整的解決方案與參考設計,而兩家公司最大的代理產線來自於ADI的方案,故雙方每年會固定針對ADI產品參考設計進行討論,同時各自研發共享資源,共拓亞太市場的版圖。 黃信傑表示,台灣有著優秀的半導體產業聚落,過去著重在硬體的開發。接下來工業4.0時代,關鍵將是大數據的蒐集與分析,能有效整合軟硬體並搭配大數據蒐集與分析,就能在這領域脫穎而出。台灣企業在工業製造的配合度、學習力與彈性都優於其他國家,預期將會在此占有一席之地。
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貿澤與Molex合作打造數位工業物聯網智庫

貿澤電子(Mouser)與Molex合作,一同推出適用於工業物聯網(IIoT)領域且專供設計工程師使用的全新資源網站。其IIoT資源網站提供一系列的創新產品、技術資訊,還有更多Molex的產品,能幫助工程師設計出未來的IIoT應用。 網站內含有文章、部落格貼文、應用簡介和電子書,全部是由Molex和貿澤的主題專家所編寫,內容涵蓋了工業自動化領域一些重要的議題,包括數字映射、深度學習和神經網路等。首篇文章便重點介紹Molex工業自動化解決方案(IAS)4.0,另外網站中也提供大量的影片和產品資訊。 貿澤供應Molex多樣化的產品系列,包括許多適用於IIoT應用的產品。Molex Brad Ultra-Lock線組的效能與可靠度皆超越傳統的螺紋式連接器,採用專利的推入式鎖定技術,可大幅提高生產力和成本效益;Molex Contrinex電感式與光電感測器是堅固耐用、功能完備、整合IO-Link、大範圍感測,且採用小型外殼封裝的感測器;Molex被動式RFID標籤為堅固耐用,符合IP67和IP68等級的裝置,可耐受極端的溫度、震動和嚴峻環境,並提供符合不同全球標準的頻率選項;Molex Micro-Lock 1.25mm間距的線對板連接系統是現有最小巧的其中一款線對板「密封式」連接器,密封材料分為3mm高(單列)和6mm高(雙列),能在需要環境保護的應用中保護接點和栓鎖區域;Easy-On FFC/FPC連接器提供從0.2mm到1.0mm等各種間距選擇,能提供可靠的連線,同時縮小空間、降低重量和成本。
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聯網/供電一兼二顧 PoE設計降耗損迎高功率

乙太網路供電(PoE)經現有乙太網路基礎設施提供靈活、可靠且安全的電源來解決這些問題,且自從2003年由IEEE首次發布以來已取得飛躍性的發展。最新的IEEE 802.3bt批准則使其成為市場上的佼佼者,透過Cat5/Cat6電纜提供10G-BASE-T和60W至90W的功率。 電源功率不斷提升 推進聯網設備規格更新 最初,Type1電源設備或PSE只能提供最高15.4W的功率,Type2增加一倍達到30W。2018年9月發布的Type3和Type4的功率分別達到60W和90W,打開啟用聯網設備世界的大門,這些設備包括無線和蜂巢式基地台、平移傾斜變焦(PZT)和監視器、電視、互動式顯示器和資訊站。單根低壓電纜同時配以專用高速通訊,使布線更少,是物聯網(IoT)和工業物聯網(IIoT)的智慧樓宇維護和安裝的理想選擇。 乙太網路供電是有線通訊和供電系統,使用現有的乙太網路為端點設備供電。在這些系統中,電源設備(PSE)經由八根電線提供電源,這些電線布置成四對雙絞線(Cat5/Cat5e/Cat6/Cat6a)電纜,採用RJ45型連接器連接到受電設備(PD)。PSE向端點提供高達57V的電壓。由於該電壓小於60V,因此符合安全特低電壓指令(SELV),使電氣安全並且不需要有資質的電工或掩埋電纜,進而簡化了安裝和維護流程。該標準將每個埠的功率限制為90W,成為乙太網路電纜傳輸的最大功率。 該標準最初定於2017年發布,在正式發布之前不斷更新,以確保與以前的版本相容。PoE最新規範的更新IEEE 802.3bt導入Type3和Type4電源設備和受電設備。為了提供更高的電流,新標準允許同時使用兩種功率模式(模式A和模式B),通常稱為四對或4PPOE,經由四對而不是Type1和Type2供電。添加的三類,即五至八類,具有改進的相互識別過程和自動分類功能。此更新還帶來更低的待機功耗,並支援10G-BASE-T和PoE。 PoE設計確保設備電源要素 設計受電設備時,要考慮許多功能,包括運作模式、PD檢測和分類。為了避免損壞非PoE的設備,PSE必須在提供電源之前檢測是否已連接受電設備。使用有效特徵檢測PD模式,並在受電設備中使用25kΩ電阻去實施。當PSE提供兩個連續的電壓(V1=2.7V和V2=10.1V)用於電阻檢測時,它記錄電流值,確定PD的存在,然後啟動為設備供電。圖1為啟動期間的電阻檢測階段。 圖1 啟動階段的波形 在分類階段,確定受電設備的最大功率要求。連接到PD的PoE控制器的另一個電阻指示功率範圍。表1顯示單特徵PD的不同類別及其最大平均功率。類別與Type不同,它涉及所連接設備的特定功率。在IEEE 802.3af/at(Type1和Type2設備)中,使用單特徵PD。IEEE 802.3bt添加雙特徵PD,其中每種模式或替代方案(A和B)使用單獨的輸入橋式整流器和PD控制器。 圖3 四對PoE功率傳輸 可選的分類擴展是自動分類。在自動分類中,PSE會測量特定時間段內連接的PD的功耗,進而可以確定PD所需的最大功率。自動分類絕不會使用雙特徵PD來實現。表1及列出新類別和類型在受電設備接收到的功率以及每種類型支援的模式。一旦檢測到受電設備並確定類別,就必須保持電源特徵。對於Type1和Type2設備,所需的最小功率特徵為10mA,工作週期為20%。為使埠保持啟動狀態,浪費至少2.31mA的平均電流。50V時能夠達到115mW,在更大的部署中很快地相加。對於Type3和Type4供電設備,工作週期降低到1.875%,這使得每個設備的功率小於10mW,進而使待機功耗降低90%。在網路上存在大量設備的聯網照明應用中,嚴格要求MPS。即使對無線回傳、Wi-Fi接入點和安防攝影機等始終聯網的設備來說,它雖非關鍵但仍是必需。 三種PoE模式實現穩定電壓輸出 功率分配分為三種模式:模式A、模式B(也稱為替代A和替代B)和四對。對於10BASE-T/100BASE-TX,在模式A下,電源與資料對1-2和3-6同時傳送。模式B由備用對4-5和7-8供電。在1000BASE-T應用(四對)中,模式A和模式B的電力也同時由四對傳輸。使用標準乙太網路變壓器的中心抽頭提取共模電壓,然後DC-DC轉換器為系統提供穩定的輸出電壓。圖2為Type1和Type2應用的模式A和模式B供電,圖3則是Type3和Type4中4對模式的接線。 圖2 模式A和模式B PoE功率傳輸 設計使用PoE的設備時,須考慮互連電纜。乙太網路的電纜長度最大為100m,具有直流電阻,同時會降低電壓並因發熱而耗散功率。5類或Cat5電纜是乙太網網路中使用的雙絞線電纜,用於在PoE網路中供電,支援高達100MHz,適用於10/100/1000BASE-T。類別6或Cat6是對Cat5電纜的改進,並支援高達500MHz,適用於10GBASE-T的乙太網路速度。 一根100m的Cat5電纜直流電阻為12.5Ω;其中Cat6的電纜每100m的直流電阻為7Ω。傳輸損耗隨著差分對中電流的增加而增加。在25W PD的典型輸入電壓為50V的情況下,電流為0.5A。這在Cat5中的傳輸損耗總計為2.5W,在Cat6中的傳輸損耗總計為1.75W,這些損耗因發熱而耗散。對於90W的設備,此傳輸損耗在四對之間共用,每對為930mA,PSE至少為52V。在Cat5中為17.30W,而在Cat6中為2×6.05W,表示Cat5對於任何應用都足夠安全。 MOSFET加強封裝 解決高功率耗損  安裝電纜時應仔細考慮布線,事先斟酌電纜長度和設備電源之間的平衡,以提高效能和降低電纜損壞的風險。受電設備控制器進行轉換,並透過附加的DC-DC轉換器調節PD側的輸入電壓。二極體橋是用於典型PoE設備的一種低成本方案,可以滿足低功率設備所需,但是隨著功率的增加,此方案開始出現問題。在25.5W,最小42.5V的情況下,估計0.6A電流流經二極體橋。每個二極體的正向電壓為0.7V,每個二極體的功率損耗為420mW。在90W的系統之中,現在的電流為3.7A,每個二極體的功率損耗為2.59W。 MOSFET方法比常規二極體橋改善導通損耗和效能。例如安森美半導體(On Semiconductor)的第一代GreenBridge系列整合雙P溝道和雙N溝道MOSFET(FDMQ8203)系列提供緊湊且熱增強的表面貼裝封裝,可以有效解決此問題(圖4)。導通損耗與MOSFET的RDS(ON)值有關。對於25W系統,在N溝道和P溝道MOSFET的RDS(ON)分別為110mΩ和190mΩ的情況下,計算出耗散功率為115mW。這是二極體電橋功耗的四分之一。在90W的示例中,3.7A的導通損耗為354mW,低至二極體方案的13%。節能的幅度看似微小,但是在使用數百個PoE感測器的大樓管理系統中,可以見到顯著的差異(圖5)。 圖4 GreenBridge方案對比二極體橋 圖5 GreenBridge FDMQ8203 Quad MOSFET方案 第二代QuadMOSFET方案(FDMQ8025A)則提供更高的額定功率、高效能的橋式整流器以及必要的門極驅動器,採用與第一代相同的小MPL 4.5×5mm封裝,和更小的RDS(ON),N通道MOSFET僅35mΩ,P通道MOSFET僅76mΩ。 圖6 NCP1095GEVB/NCP1096GEVB評估板 安森美半導體還提供PoE-PD介面控制器,多種設備都可成為相容802.3af/at和-3bt的受電設備。NCP1095和NCP1096介面控制器含在PoE系統中運作所需的所有功能,如浪湧階段的檢測、分類、自動分類和電流限制。兩個控制器採用內/外部傳輸電晶體,支援高達90W的功率,還能指示何時可以實施簡短的維持電源特徵,而附加的輔助電源檢測支援由PoE或牆式插頭供電。此外,NCP1095GEVB和NCP1096GEVB評估板使設計工程師可以快速評估兩個控制器的運作,然後實施有助於設計過程的物理設計,包括GreenBridge2橋式整流器、RJ45連接器和局域網路(LAN)變壓器。 PoE-PD整合促乙太網路供電具競爭力 IEEE 802.3bt乙太網跨供電標準為更多耗電設備打開市場,功耗的增加帶來新的挑戰,若是採用安森美半導體的PoE-PD方案來解決,該方案整合GreenBridge橋式整流器Quad MOSFET和易於實施的PoE-PD控制器。可有效降低新產品的風險並縮短上市時間,使乙太網路供電成為物聯網領域的重要市場競爭優勢。 (本文作者為安森美行銷經理)  
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AI提升認知/本地化資料 協作機器人優化製造流程

越來越多自動化裝置投入工業部署。IIoT是IoT的分支,其主要作用是將自動化設備部署到包括工廠、倉庫和公司等工業環境的製造系統或其他生產流程中。數量日益成長的資料經由IoT支援裝置導入網路,需經過快速有效的處理,才能得到深入見解,進而改善產業的決策和製程控制。 機器人加入工業應用已有很長一段時間,多數人最為熟悉的例子當屬生產線上組裝汽車的機器手臂。其中半導體產業善用機器人達到製程穩定可靠,順利生產需要小心且保持動作一致的產品。 IIoT的崛起推動協作機器人在產業中的利用率。協作機器人是一種協作式的機器人,其經過不斷調整,能與人類並肩合作(圖1)。協作機器人之所以得到重用,是因為IoT使機器人與人類活動相互協調,達到更高層次的合作與效率。傳統機器人則多設定為獨立運作,不需要與人類進行特定的交互活動。相較之下,協作機器人能與人類合作並互相支援。當然不是說協作機器人將全面入侵,用侵略性的方式占據整個產業。相反地,新技術將形成對人類和產業均有利的雙贏工作模式和關係。本文將探究其中的啟用技術,以及協作機器人在IIoT領域的應用。 圖1 新一代協作機器人,開始出現在製程環境中 啟用技術促協作機器人落地 協作機器人投入IIoT,仰賴超越以往傳統機器人領域的技術,這些技術強化人類與機器人的互動,提升工作人員的安全,並降低成本。感測器、執行器、控制功能和運算技術上的改善,讓協作機器人獲得感知、資料融合與處理、人工智慧與執行能力。加上其他技術的出現,更進一步提升方便性和調整能力,同時降低成本。以下將探究三項讓協作機器人在IIoT中落地應用的特定啟用技術,包含人工智慧與機器學習、電腦/機器視覺以及智慧邊緣。 AI/ML助機器人認知技能 人工智慧(AI)是一項用於處理數位資料的技術,會模擬人類思考的功能、行為或結果,雖與人類的邏輯不同,但仍會嘗試透過合理的程序來達到目標。機器學習(ML)為運用AI並導入演算法的程序,這套演算法的目標是產生成果,並以機器在達成設定目標過程中所獲得的經驗不斷改善成果。 傳統機器人是按照預先設定的指令作業,並持續重複執行,不考慮作業環境中的任何變動。而協作機器人則整合AI,具有感知環境的能力,可以理解問題並加以解決,同時做到辨識、學習,對新的狀況和脈絡做出調整,並能自主決策、與人類互動。協作機器人要在新環境下運作並不需要經過太多複雜的編程,雖然有時可能需要操作人員手動介入,引導協作機器人手臂進行一次所要的行程,以完成指定動作。 AI需要由高速的電腦處理器,以及整合模糊邏輯、機率證明方法、神經網路和專家系統等多種技術的軟體,賦予協作機器人如同人類般的特質,讓人類與機器達到更好的互動與協作。協作機器人能從許多感測器擷取大量原始資料並加以處理,經過整合、處理和解譯後的資料,有助於協作機器人針對環境做出資訊充足且準確的推論,而後才能採取適當的行動。這整個流程必須以近乎即時的速度完成,避免協作機器人在與人類合作的過程中發生延遲。雖然感測器會散布在工作場所中的不同位置,且感測的時間點可能不盡相同,但編程演算法能有效地整合來自各感測器的所有資料,並對環境和狀況做出資訊充足且準確的推論。AI和ML讓協作機器人擁有某種形式的認知技能,能模仿人類的行為,因而能在IIoT環境下更出色地與人類互動。 電腦/機器視覺提升感知 視覺是人類所擁有最重要的感官,也是人類得到感知能力、察覺外在環境的重要方式。同樣地,機器(尤其協作機器人)也能設計成透過電腦或機器視覺的程序來進行感知。機器視覺能讓協作機器人以模擬人類肉眼的方式,透過可見光(波長430~730nm)、紅外光(波長>730nm)和紫外光(波長<430nm)來偵測及識別物體、空間、景色、方向和位置。光線偵測與測距(LiDAR)是一種偵測系統,其採用雷達的原理運作,但使用雷射光源。機器視覺的主要焦點在於解決適當分辨及正確分類物體的問題上,讓決策和物體處理不致成為工業製程的瓶頸。機器視覺有助於改善準確度、提高處理量、避免碰撞,並能提高狀態感知。 智慧邊緣將資料本地化 邊緣裝置彼此互相連結,部署在物聯網的最前線,協作機器人便是從邊緣裝置衍生而來。這些邊緣裝置的技術功能和情報能力持續提升,智慧化程度也越來越高,能感測及回應更多事物,並依照設定進行傳達和處理。協作機器人代表機器人自主性的下一個階段,能賦予其更多能力,與人類並肩在工作環境中運作及決定如何執行特定作業。要提升機器與人類之間的複雜互動品質,需能貼近作業位置處理及協調龐大數量的資料,因此最好在本機端運用智慧方式處理資料,而非從遠端或透過集線器/閘道。智慧邊緣是一套網路系統和技術,在適當進化和調整後,能滿足本地化資料管理的需求。智慧邊緣必須具備充足的資料容量、適當的系統效能、系統頻寬、安全性和可靠性。智慧邊緣如能獲得進一步的開發,工程師便能讓協作機器人發展出能隨時間提高自主能力的功能。 提升製造業/IIoT產能應用 協作機器人在製造業的新型態應用仍持續發展,可靠的協作機器人能安全地協助製造商提高品質,改善製程調整能力,同時提高生產力。IIoT的應用則包括組裝與操縱、搬運與裝卸,以及檢查。 執行精密組裝與操縱 用於電腦數值控制工具機(CNC)加工的生產機具必須由操作人員持續監看,操作人員負責的工作包括裝載原料、啟動機具、確保機具正確運作以及卸除成品。組裝和操縱為最常見的一些工業作業,單調且無趣,通常不需要高階技能,操作人員也很容易因為重覆不斷地舉起沉重的原料和零件而受傷。組裝和操縱作業的其他例子還包括沖壓、磨削、修邊、焊接、射出成形、印刷電路板(PCB)測試、零件檢查和三座標測量。 協作機器人是組裝和操縱應用的理想選擇之一,可放在傳統生產機具的前端,經過簡單編程就能執行所需要的裝卸作業,再定期由具專業技能的技師對機具和工具進行檢查,執行定期保養即可。由協作機器人進行技術門檻較低的手動作業,而檢查、維修及更換工具、執行品管測試和採取適當的修正動作等技術需求較高的作業則交由技師負責,如此合作將能改善工作場所的人力。透過適當的工作分配,不只可省下大量勞力成本、降低人員受傷機率、縮短產線停機時間,更能激勵人心,同時提高生產力。 拾放製程機器人需要精準放置未完成的組件和零件,協作機器人則能經過調整後用在非高精度的放置作業,因為其整合機器視覺系統,可提供定位回饋。協作或調整式的組裝作業一開始需要先由操作人員進行檢查、分類,並選出特定零件,接著將零件概略對準放到未完成的組件上(亦即處理中工件)。在後續的組裝步驟中,再由協作機器人將零件固定到未完成的組件上,如此便算是完成組裝。這種作業方式能在以下情境中改善生產效率與提升工作安全:零件太小,用人類肉眼難以對準的情況下;或零件的最終對準及連接需要高靈敏度或力道;抑或是最終組裝需要在高溫、高挑戰性的環境下,甚至用到危險化學物質或黏著劑的情況。因此當未來將零件放到未完成組件上不需要精準或重複性的定位、方位調整或放置動作,協作機器人便能派上用場。 協作搬運與裝卸 搬運與裝卸作業包括移動產品或從組裝線或輸送帶上拿下產品,經過計數和適當的包裝,貼上標籤,放入紙箱,然後封箱。高產速、高產能的製造商或許會生產專用的機器人機具和設備來進行包裝,但協作機器人也可以是搬運與裝卸應用的選擇。 協作機器人可用來擴展人類在製造和組裝作業中的能力,輔助執行低技術含量(重覆性)的作業,或需要高強度或拉長延伸範圍的作業。此外,製造作業經常會需要舉起像是車門等大型零件,然後放到車體等未完成的組件上。這類製程不見得適用於完全自動化的作業,因為其需要微調零件位置,確保將零件正確組裝到未完成的組件上。在汽車組裝作業中,各類車款可能有不同數量和外型的車門需要安裝,因此不適用於全自動製程。不過,對於需要舉起大型零件的作業場景,則可以使用協作機器人,它可執行操作人員的「指令」,對操作人員的觸碰作出回應,將零件移到未完成組件上所需的位置。 機器人檢查可改善製程 協作機器人能對物品執行細膩的檢查或複查,且絕不會感到疲累、無趣或心煩意亂。對於改善IIoT製程的安全、品質與生產力來說,是很重要的資產。協作機器人只要經過簡單的編程,便能辨識及計數輸送帶上的物品、加入包裝材料和標籤,然後將物品放入合適的紙箱內。但工作人員在執行高技能等級的作業時仍能與協作機器人一起合作,像是執行與監督有關的品管檢查等。此外,協作機器人的程式易於修改,可針對產品包裝需求的變動加以調整。 機器人與人類共構新合作模式 協作機器人在IIoT領域的參與程度越來越高,它們可以與人類並肩作業。IIoT在人類和技術之間建構了全新的關係,透過數位與機器人技術改善效能,滿足人類的需求。在未來的工業自動化領域中,機器人並不會完全取代人類,而是與人類齊力合作,使工作環境更美好。 (本文作者任職於貿澤電子)
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貿澤介紹ADI/Coilcraft輕省工業解決方案

貿澤電子(Mouser)日前出版最新一篇技術性文章《採用高整合度電源管理IC,縮小工業設計》。這篇深度文章探索小型電源管理IC(PMIC)在工業應用中的用途,並舉出特殊例子,重點介紹亞德諾半導體(ADI)和Coilcraft方便好用的解決方案。 工業物聯網(IIoT)的興起,連帶使有助善加利用廠房有限樓板面積的高效元件的需求大增。為克服空間上的考量,設計人員和工程師必須選用尺寸最小的IC和被動元件,而元件本身也要具備最佳化的熱管理和能源管理特性,才能支援較高的整合等級。在《採用高整合度電源管理IC,縮小工業設計》一文中,Simon Duggleby探究了結合Analog Devices PMIC和Coilcraft變壓器,且有助於降低材料清單成本並釋放PCB空間的解決方案。 Analog Devices ADP1031微功率管理單元將電源管理與轉換、電源隔離和數位隔離等功能整合到同一個IC中,可縮小印刷電路板的面積。ADP1031裝置適合用於AD5758數位類比轉換器。兩個裝置搭配使用下,可符合基本的300V隔離需求,有助加快產品的設計和開發流程。 該文同時也討論適合搭配ADP1031裝置使用的變壓器和電感器,特別是Coilcraft的YA9293和WA8478返馳變壓器。這兩個裝置是特別針對Analog Devices的微功率管理單元所設計,具有1:1比率,適用4.5V至60V輸入電壓和2250 VRMS隔離,採用符合基本隔離等級需求的爬電和間隙設計。
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新唐推低功耗藍牙BLE 5.0/2.4G雙模微控制器

新唐(Nuvoton)日前宣布推出NuMicro M031BT BLE 5.0低功耗藍牙微控制器 –系列,以Arm Cortex-M0為核心,工作頻率高達48MHz,內建最高128KB Flash和16 KB SRAM,提供BLE 5.0和2.4GHz雙模功能。相較於傳統整合簡單周邊的 BLE SoC,NuMicro M031BT系列內建豐富周邊與優異類比控制功能,實現一顆微控制器取代BLE SoC加控制晶片的方案,不僅大幅縮小PCB尺寸,QFN48封裝面積僅有5mm×5mm,也降低射頻布局困難度,加上新唐參考設計方案與範例代碼,使得低功耗藍牙的應用開發變得相當容易。 NuMicro M031BT系列針對射頻應用提供高達+9dBm的射頻發射功率、-92dBm的良好接收靈敏度、1Mb/s或2Mb/s的傳輸速度,並且能在2.4GHz干擾嚴重的環境提供突出的抗噪表現,提升通訊距離和可靠性,滿足智慧家庭、消費電子以及工業物聯網等應用場景的需求。 NuMicro M031BT系列運作於1.8~3.6V工作電壓,內建32位硬體乘法器/除法器、高達5通道PDMA、16通道12位2 MSPS高採樣率的ADC可運行在1.8V低電壓,提供精確且快速地效能表現,12路96MHz PWM可快速響應和精準的控制外部裝置。此外,M031BT亦提供豐富的周邊,如1組24MHz SPI/I2S、3組6MHz UART並可支援單線式傳輸、2組I2C、1組高彈性通用串行控制接口(USCI)可設為UART,I2C或SPI。
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美光攜手七家工業物聯網公司推堅固創新解決方案

美光科技(Micron)日前推出其工業商數(IQ)合作夥伴計畫(Industrial Quotient Partner Program),再次強調其對工業物聯網市場的承諾。 美光嵌入式業務部門行銷副總裁Kris Baxter表示,為因應工業物聯網應用持續廣泛的增加與部署,為嵌入式應用選擇適合的工業用記憶體與儲存解決方案就變得更為重要。IQ合作夥伴計畫鞏固該公司工業客戶的信心,讓他們能確信為自己的IIoT設計選擇良好產品,並已將其總體擁有成本減至最低。這不僅有助符合未來工業用解決方案的基本要求,還透過簡化的產品生命週期管理確保產品可長期維持可靠性與品質。 有美光及其他創辦成員如研華科技(Advantech)、華騰國際(ATP Electronics)、Greenliant、宜鼎國際(Innodisk)、控創科技(Kontron)、Mercury Systems 及 Viking Technology作為強力後盾,美光的IQ合作夥伴計畫所推廣的設計解決方案,可在如工廠自動化、運輸及國防系統等廣泛的物聯網應用上提供高品質、可靠且持久耐用的產品。 工業物聯網(IIoT)正持續迅速地推動製造業的變革。這項改變除了將自動化和連網性延伸到傳統工廠之外,也在各種工業垂直應用催生對更多資料收集、溝通傳輸、即時分析和資料導向決策的強烈需求。IQ 合作夥伴計畫旨在滿足供應鏈的更大幅度整合及合作的需求,而這一點於設計現今工業用解決方案時不可或缺。 美光於2017年推出IQ Matters計畫,為全新IQ合作夥伴計畫奠定基礎。美光的計畫乃根據設計支援的五大原則而建構,旨在促進創造工業用產品,並向美光的客戶及整體業界提供可永續發展的更低總體擁有成本(TCO),強化產品的堅固耐用性,使其能夠在如延伸溫度範圍、熱循環、衝擊、潮濕等極端環境下維持一致的效能;並具備設計及測試程序,以大幅提高產品耐用性及可靠性,使之能配合嵌入式應用程式所需的長久生命週期;同時具備全面且嚴格的品質測試,讓符合任務關鍵及嵌入式應用所需的各產品及程序能夠提供一致性的效能。此外,透過美光產品長期供貨計畫為符合資格產品提供比標準生命週期支援更長的延長生命週期支援,以配合長生命週期的應用,並深入瞭解應用情境,進而為特定應用的需求提供最佳化的產品及功能。
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