機器(qì)人(rén)系統可(kě)自動執行(xíng)重複性任務，承擔複雜而費力的作(zuò)業，并在對人(rén)類有(yǒu)危險或有(yǒu)害的環境中工作(zuò)。機械臂的軸數(shù)以及所需的控制(zhì)架構類型（集中式或分布式）決定了适合該系統的 MCU 或電(diàn)機控制(zhì)集成電(diàn)路 (IC)。現代工廠組合使用具有(yǒu)不同軸數(shù)和(hé)運動自由度（在 x、y 或 z 平面上(shàng)移動和(hé)旋轉）的機器(qì)人(rén)，以滿足不同制(zhì)造階段的需求；因此，整個(gè)工廠車(chē)間(jiān)采用不同的控制(zhì)架構。
集中式架構
在集中式系統中，一個(gè) MCU 用于控制(zhì)多(duō)個(gè)軸。這種方法能在需要大(dà)型散熱器(qì)和(hé)冷卻風扇的較高(gāo)功率電(diàn)機驅動器(qì)（通(tōng)常超過 2kW 至 3kW）中，有(yǒu)效解決散熱問題。在此架構中，位置數(shù)據通(tōng)常通(tōng)過連接到編碼器(qì)的旋轉變壓器(qì)闆或聚合器(qì)從外部獲取。通(tōng)常，在這種架構中，多(duō)個(gè)功率級位于同一 PCB 上(shàng)或距離很(hěn)近，因此一個(gè) MCU 可(kě)以控制(zhì)多(duō)個(gè)軸。這種方法簡化了多(duō)軸之間(jiān)的實時(shí)控制(zhì)和(hé)同步，因為(wèi)多(duō)個(gè)電(diàn)機控制(zhì) MCU 之間(jiān)不需要較長的通(tōng)信線路。
集中式架構中的電(diàn)機控制(zhì) MCU/MPU 需要具備高(gāo)性能實時(shí)處理(lǐ)內(nèi)核（如 R5F 內(nèi)核或 DSP）、實時(shí)通(tōng)信接口（如 EtherCAT）、充足的 PMW 通(tōng)道(dào)以及用于電(diàn)壓和(hé)電(diàn)流檢測的外設。AM243x 等 MCU 可(kě)構建可(kě)擴展的多(duō)軸系統，為(wèi)多(duō)達六個(gè)軸提供實時(shí)控制(zhì)外設，并在單芯片中實現實時(shí)通(tōng)信。過去，FPGA 或 ASIC 器(qì)件主要用于自動化系統中的集中式電(diàn)機控制(zhì)。但(dàn)是，基于 Arm Cortex 的現代 MCU（如 AM243x）近年來(lái)越來(lái)越受到青睐。這些(xiē) MCU 具有(yǒu)高(gāo)集成度和(hé)成本效益，有(yǒu)助于設計(jì)人(rén)員滿足其系統的性能要求，同時(shí)實現設計(jì)的可(kě)擴展性和(hé)靈活性。
雖然集中式控制(zhì)架構可(kě)以滿足重有(yǒu)效載荷工業機器(qì)人(rén)等大(dà)功率自動化系統的性能和(hé)效率設計(jì)要求，但(dàn)這些(xiē)系統需要使用額外電(diàn)纜，連接機櫃和(hé)關節的機械電(diàn)機，以及位置傳感器(qì)和(hé)聚合器(qì)。這些(xiē)電(diàn)線不僅成本高(gāo)昂，而且容易磨損，需要維護。
分散式或分布式架構
最近，分散式或分布式架構在具有(yǒu)較低(dī)功耗要求的系統中越來(lái)越受歡迎，并已成為(wèi)協作(zuò)機器(qì)人(rén)機械手的标準方法。
分散式架構将多(duō)個(gè)單軸電(diàn)機驅動集成到機器(qì)人(rén)的每個(gè)關節中，并通(tōng)過 EtherCAT 等實時(shí)通(tōng)信接口進行(xíng)連接和(hé)同步。通(tōng)常每個(gè)驅動控制(zhì)一個(gè)軸，并在本地處理(lǐ)某些(xiē)安全功能。因此，每個(gè) MCU 都需要實時(shí)控制(zhì)和(hé)通(tōng)信功能、單軸電(diàn)機控制(zhì)外設、三到六個(gè) PWM 通(tōng)道(dào)、片上(shàng)逐次逼近寄存器(qì)模數(shù)轉換器(qì)或 Δ-Σ 調制(zhì)器(qì)輸入。
在這些(xiē)應用中，位置傳感器(qì)通(tōng)常靠近 MCU ，因此這些(xiē) MCU 需要一個(gè)數(shù)字或模拟接口來(lái)讀取位置傳感器(qì)的數(shù)據。雖然這種架構需要更多(duō)的 MCU，但(dàn)由于電(diàn)源總線和(hé)通(tōng)信接口之間(jiān)的布線需求較少(shǎo)，因此可(kě)以大(dà)幅降低(dī)系統級成本。現代實時(shí) MCU（如 F28P65x）不僅集成了所有(yǒu)必要的外設，還(hái)集成了安全外設，從而為(wèi)分散式架構中的集成軸提供單芯片或雙芯片解決方案，并以較小(xiǎo)的尺寸實現高(gāo)性能。
雖然電(diàn)機在機器(qì)人(rén)領域可(kě)能并非當下最合适的選擇（尤其是與支持人(rén)工智能的系統相比），但(dàn)它們是維持工廠運轉的“肌肉"，也是現代制(zhì)造業中至關重要的部分，因此選擇合适的控制(zhì)器(qì)件時(shí)需要進行(xíng)多(duō)番考量。随着這些(xiē)器(qì)件集成度的提升，邊緣計(jì)算(suàn)和(hé)無線連接等附加功能可(kě)能會(huì)融入電(diàn)機控制(zhì)設計(jì)中。
