智能制造產(chǎn)業(yè)縱深推進(jìn)下，工業(yè)自動化與機(jī)器人賽道的競爭維度正在發(fā)生深刻轉(zhuǎn)向。

近兩年行業(yè)風(fēng)向和討論焦點逐步從單個產(chǎn)品的性能指標(biāo)，加速轉(zhuǎn)向?qū)ο到y(tǒng)能力的全局考量。這一變化本身，具有一定的信號意義。隨著人形機(jī)器人走向量產(chǎn)、工廠智能化步入深水區(qū)，僅靠高性能器件的簡單堆砌，已無法解決落地過程中的協(xié)同與安全難題?？蛻舨辉贊M足于單品功能的升級，而是迫切需要一套可快速部署、穩(wěn)定運(yùn)行的整體方案。

一場圍繞系統(tǒng)能力的重構(gòu)成為行業(yè)共同探索的主線。2026慕尼黑上海電子展上，德州儀器（TI）以“智引芯程，定義未來”為主題，攜“出行、生活、協(xié)作、煥能”四大展區(qū)亮相，其中“協(xié)作”板塊重點展示了在工業(yè)自動化、人形機(jī)器人等領(lǐng)域的前沿解決方案，以貫穿感知、控制、通信、安全的完整鏈路，系統(tǒng)級地回應(yīng)了產(chǎn)業(yè)落地的核心訴求。

圖：慕尼黑上海電子展（electronica China 2026） TI展臺

帶著對工業(yè)自動化與具身智能產(chǎn)業(yè)落地的深層思考，gongkong?在展會現(xiàn)場與德州儀器工業(yè)自動化系統(tǒng)經(jīng)理方鉦鑫進(jìn)行了一場深度對話，就機(jī)器人技術(shù)突破、工業(yè)通信架構(gòu)演進(jìn)、功能安全系統(tǒng)設(shè)計等話題展開了深入交流。

系統(tǒng)布局，破解機(jī)器人產(chǎn)業(yè)三大瓶頸

人形機(jī)器人無疑是當(dāng)下最炙手可熱的產(chǎn)業(yè)風(fēng)口之一，大量人形機(jī)器人能流暢完成跑跳、舞蹈等高難度動作，可一旦走進(jìn)真實應(yīng)用場景，不免頻頻露怯。方鉦鑫開宗明義地指出，當(dāng)前機(jī)器人企業(yè)面臨三大技術(shù)瓶頸：如何在有限體積內(nèi)實現(xiàn)高功率密度的輸出？如何讓幾十個關(guān)節(jié)像人一樣靈活地協(xié)同運(yùn)作？如何讓機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中安全可靠地創(chuàng)造實際價值？這三個問題，實際上是機(jī)器人所面臨的從感知、控制、通信到功能安全等多個層面的系統(tǒng)級挑戰(zhàn)。

針對第一大挑戰(zhàn)——體積、功率與控制的矛盾，傳統(tǒng)硅基功率器件陷入兩難：要么體積過大難以適配關(guān)節(jié)，要么功率密度不足，難以支撐起高負(fù)載動作。同時，在有限空間內(nèi)集成如手部多達(dá)6-8個電機(jī)的控制系統(tǒng)，對PCB占板面積也是巨大的考驗。TI從功率密度和系統(tǒng)集成兩個維度同步破局。其推出的“面向下一代人形機(jī)器人的實時控制方案”，正是對這一挑戰(zhàn)的集中回應(yīng)。該方案將緊湊型關(guān)節(jié)級48V/1kW GaN功率級與可擴(kuò)展的多軸手部控制集成在單一EtherCAT連接架構(gòu)中。

圖：德州儀器（TI）展臺機(jī)器人方案展示

在功率密度層面，TI將氮化鎵（GaN）技術(shù)引入機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動?！暗壠骷袔讉€主要的優(yōu)勢，”方鉦鑫分析道，一是更高的功率密度，類似將傳統(tǒng)大體積充電頭進(jìn)化為小巧的GaN快充頭，直接解決了PCB布局和散熱空間的物理限制；二是更低的開關(guān)損耗，這使得電機(jī)驅(qū)動載波頻率可以從傳統(tǒng)的20kHz提升至40kHz、80kHz甚至100kHz，從而帶來控制性能的飛躍。TI的GaN功率級產(chǎn)品可將功率級尺寸縮減50%以上，支持高頻控制，使得機(jī)器人在緊湊空間內(nèi)也能實現(xiàn)大動力輸出。

在系統(tǒng)集成層面，TI用單顆C2000? TMS320F28P650實時控制MCU配合DRV8376三相電機(jī)驅(qū)動器，實現(xiàn)集中式多軸手部控制，即一顆芯片可驅(qū)動六個軸，完成支持EtherCAT連接的緊湊型六軸FOC（磁場定向控制）。相比傳統(tǒng)多顆芯片分布控制的方案，這一架構(gòu)將控制系統(tǒng)的元器件數(shù)量和PCB面積大幅縮減，在極小的物理體積內(nèi)實現(xiàn)了復(fù)雜的多軸運(yùn)動控制。

然而，單個關(guān)節(jié)的強(qiáng)大并不代表整體的智能，如何讓各個關(guān)節(jié)、電機(jī)與傳感器實現(xiàn)毫秒級的精準(zhǔn)協(xié)同，達(dá)到1+1＞2的效果？方鉦鑫認(rèn)為這是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨第二大挑戰(zhàn)，破局之道在于依托通信技術(shù)打破壁壘，打通系統(tǒng)整體的實時鏈路。

方鉦鑫觀察到一個明顯的行業(yè)轉(zhuǎn)向：越來越多的機(jī)器人廠商正從傳統(tǒng)的CAN總線遷移到EtherCAT架構(gòu)，并把它集成在機(jī)器人手臂、手肘等關(guān)節(jié)，以大幅提高整個系統(tǒng)鏈路的實時性。為打通多節(jié)點之間的協(xié)同壁壘，TI在通信層構(gòu)建了高效且靈活的連接方案。從推動系統(tǒng)架構(gòu)從傳統(tǒng)CAN向EtherCAT演進(jìn)，到引入單對以太網(wǎng)（SPE）和TSN技術(shù)，TI正在構(gòu)建“一網(wǎng)到底”的通信基礎(chǔ)設(shè)施。通過AM2612等芯片的多協(xié)議支持，開發(fā)者甚至可以用同一套硬件適配不同的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，大幅降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。

關(guān)節(jié)驅(qū)動和協(xié)同通信都解決了，人形機(jī)器人就能落地了嗎？方鉦鑫直白地指出：“現(xiàn)在很多機(jī)器人能跳舞、后空翻，但在工廠和生活中解決不了實際問題?！眴栴}的癥結(jié)在于機(jī)器人缺少對外部環(huán)境的感知與判斷能力。TI的解法是多傳感融合，首先，在視覺受限的場景下，IWR6843毫米波雷達(dá)可在強(qiáng)光、高粉塵等惡劣環(huán)境下可靠工作，快速辨別周圍環(huán)境。該參考設(shè)計（TIDA-010281）是一個符合SIL-2標(biāo)準(zhǔn)的人形機(jī)器人毫米波雷達(dá)感知子系統(tǒng)，通過持續(xù)診斷和安全監(jiān)控實現(xiàn)可靠的人體檢測。

但“看得清”只是第一步，更關(guān)鍵在于“看得懂”。其次，TI將毫米波雷達(dá)與攝像頭進(jìn)行融合，并在AM62A或TDA5處理器上完成邊緣AI處理，讓機(jī)器人能夠?qū)Νh(huán)境信息做出更加實時、智能地判斷。

從GaN功率級到EtherCAT與SPE通信方案，再到毫米波雷達(dá)感知系統(tǒng)，TI在機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)布局呈現(xiàn)出清晰遞進(jìn)邏輯：先解決單點能力，再打通系統(tǒng)協(xié)同，最后加強(qiáng)環(huán)境交互。這一完整的鏈條，恰是機(jī)器人從展示走向生產(chǎn)所需的技術(shù)基礎(chǔ)。

一網(wǎng)到底，重構(gòu)工業(yè)通信底座，釋放AI數(shù)據(jù)價值

如果將視角從機(jī)器人擴(kuò)展至整個智能工廠，通信架構(gòu)正在經(jīng)歷一場更為深層的變革。隨著工業(yè)AI的深入，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正面臨嚴(yán)峻的考驗。

傳統(tǒng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)采用典型的分層結(jié)構(gòu)：傳感器通過PROFIBUS、RS-485等總線匯聚至網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)至PLC，最終接入上層IP網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)據(jù)量與實時性要求同步攀升的當(dāng)下，這種結(jié)構(gòu)的帶寬瓶頸與累積延遲問題日益突出。

為了打破這種數(shù)據(jù)孤島，實現(xiàn)從簡單的狀態(tài)監(jiān)測向?qū)崟r智能運(yùn)行的跨越，TI正大力推動SPE（單對以太網(wǎng)）與TSN（時間敏感網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)的落地。方鉦鑫認(rèn)為，未來的架構(gòu)必然是“一網(wǎng)到底”，即通過SPE和TSN打通從傳感器到云端的整條鏈路，消除中間層級的延時。

這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重構(gòu)，對于工業(yè)AI的規(guī)模化落地至關(guān)重要。“如果沒有高帶寬、低延時的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)的收集將極其耗時，AI模型的訓(xùn)練和推理就會變得毫無意義?！狈姐`鑫分析道?；诖?，TI重點展示了基于工業(yè)以太網(wǎng)的云邊端協(xié)同AI工廠監(jiān)測與控制方案，通過 10BASE-T1L 工業(yè)以太網(wǎng)傳輸實時溫度、振動和電流數(shù)據(jù)至邊緣AI設(shè)備，實現(xiàn)實時異常檢測和洞察。該方案直觀詮釋了底層連接能力如何成為AI發(fā)揮實際價值的基石。

圖：德州儀器（TI）展臺云邊端協(xié)同AI工廠監(jiān)測與控制方案展示

此外，面對工業(yè)現(xiàn)場協(xié)議多元化（EtherCAT、Profinet、EtherNet/IP等并存）帶來的開發(fā)與維護(hù)成本難題，TI前瞻地提出了“用同一套硬件，跑不同的協(xié)議”的解決思路。方鉦鑫指出，很多客戶為了適配不同的工廠需求，不得不設(shè)計多種硬件版本，帶來成本與管理的雙重負(fù)擔(dān)。

TI的AM2612芯片平臺，支持多協(xié)議實時切換，客戶僅用一套硬件設(shè)計即可靈活適配EtherCAT、Profinet、EtherNet/IP等不同工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。這種多協(xié)議融合的方案，極大地降低了工業(yè)自動化設(shè)備的準(zhǔn)入門檻，推動了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)向更開放、更統(tǒng)一的方向演進(jìn)。

安全筑基，從被動合規(guī)走向主動融合

功能安全在工業(yè)自動化領(lǐng)域是老生常談的話題，如IEC 61508、ISO 13849等標(biāo)準(zhǔn)的制定已有數(shù)十年歷史。然而，當(dāng)人機(jī)協(xié)作越來越緊密，場景也愈發(fā)復(fù)雜時，一個顯著的變化正在發(fā)生：功能安全不再只是為了滿足上市前的合規(guī)要求，而是成為系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計之初就必須納入考量的前提條件。這也是方鉦鑫在采訪中反復(fù)強(qiáng)調(diào)一個觀點：功能安全正在從單一產(chǎn)品的合規(guī)性需求，演變?yōu)橐环N系統(tǒng)級的設(shè)計能力。

在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中，任何一個微小的異常都可能引發(fā)連鎖反應(yīng)。針對這一趨勢，TI提供符合功能安全標(biāo)準(zhǔn)的 MCU、處理器、模擬器件以及完整的軟件與工具生態(tài)，構(gòu)建了覆蓋執(zhí)行、感知、決策、通信到供電等核心環(huán)節(jié)的全棧功能安全體系。例如，在芯片層面，TI的TDA4x、DRA82x等處理器采用了諸如MCU安全島、鎖步R5F核、ECC內(nèi)存保護(hù)等硬件機(jī)制，從底層確保計算的安全性與冗余度。

但芯片級的安全只是起點，真正的痛點在于系統(tǒng)級構(gòu)建。方鉦鑫指出：“很多客戶目前遇到的困難是，我怎么樣用單個芯片去構(gòu)建整個功能安全的系統(tǒng)？”這一問題實際揭示了產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵痛點，系統(tǒng)集成商往往缺乏從零設(shè)計功能安全架構(gòu)的經(jīng)驗與資源，他們需要的是經(jīng)過驗證的子系統(tǒng)級參考設(shè)計，而非孤立的認(rèn)證器件。

TI的應(yīng)對策略是將完整的子系統(tǒng)方案提交TüV認(rèn)證，并將認(rèn)證文檔——安全手冊、FMEDA報告、FIT率數(shù)據(jù)、失效模式分布及工具鏈（編譯器認(rèn)證套件 CQKIT、安全診斷庫 SDL）等向客戶開放。這種經(jīng)過認(rèn)證的參考設(shè)計模式，將認(rèn)證流程中耗時長、專業(yè)門檻高的環(huán)節(jié)前置完成，使客戶能夠直接基于經(jīng)過認(rèn)證的架構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，大幅縮短從設(shè)計到上市的時間周期。

此外，TI還在不斷推動功能安全架構(gòu)的迭代升級，推動功能安全從芯片層級向系統(tǒng)層級持續(xù)演進(jìn)。方鉦鑫認(rèn)為，未來的工業(yè)設(shè)計將不再單獨剝離功能安全，而是將其作為基礎(chǔ)架構(gòu)的一部分。這種轉(zhuǎn)變，將深刻影響未來的工業(yè)自動化與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的設(shè)計范式，讓安全不再是負(fù)擔(dān)，而是產(chǎn)品核心競爭力的一部分。

結(jié)語

當(dāng)智能制造進(jìn)入深水區(qū)，半導(dǎo)體廠商的競爭壁壘，正從“提供更強(qiáng)的芯片”轉(zhuǎn)向“構(gòu)建更完整的系統(tǒng)”，以及對客戶落地痛點的響應(yīng)速度。在這一轉(zhuǎn)變中，TI以其獨特的“模擬+嵌入式”技術(shù)組合、豐富的產(chǎn)品矩陣、系統(tǒng)級的方案優(yōu)勢以及全棧的功能安全布局，完成了從芯片供應(yīng)商向系統(tǒng)方案賦能者的角色升級。

面向未來，這種系統(tǒng)級布局的指向會更加清晰。當(dāng)具身智能從樣機(jī)走向量產(chǎn)，當(dāng)工業(yè)AI從云端模型下沉到產(chǎn)線邊緣，當(dāng)功能安全從合規(guī)選項變成設(shè)計剛需，市場需要的將不僅是一顆性能更強(qiáng)的芯片，而是一套經(jīng)過驗證、可以直接嵌入產(chǎn)品的系統(tǒng)能力。

“TI不僅僅在芯片層級，更在系統(tǒng)層級不斷地推進(jìn)工業(yè)自動化跟機(jī)器人往前發(fā)展，幫助客戶實現(xiàn)系統(tǒng)落地。TI將在創(chuàng)新的路上不斷砥礪前行?！狈姐`鑫總結(jié)道。這是TI深耕不輟的領(lǐng)域，也是整個行業(yè)邁向高可靠、智能化未來的必由之路。