英特尔FPGA在工业机器人赋能下做了哪些努力？

在最后一个推送中，我们分享了安川电气如何在机器人控制器中使用英特尔FPGA的应用案例(一)。感兴趣的读者可以点击查看详情。今天我们带来下一个，它回答了之前留下的两个关键问题。

交叉监控编码器。

在使用机器人或其他工业机械时，严格的安全措施至关重要，这有助于确保在操作失误或故障时不会对附近的人或财产造成伤害，并且可以将任何此类事件的后果降至最低。虽然这些安全功能以不同的方式提供(例如，使用安全通知或安全外壳来提供物理屏障)，但术语“功能安全”是指通过电路、电子电路或软件来降低风险。

为了满足功能安全标准，通常需要通过增加额外的安全功能来升级控制系统。在YRC1000上，这些安全相关系统在单独的电路板(“安全电路板”)上实施。

安全电路板上的英特尔FPGA的任务是根据来自各轴编码器的数据，持续监控机械臂的位置和速度。安全功能示例：当机械臂移出预定区域或由于某种原因超过预定速度时，有一个机构可以立即停止轴电机。

YRC1000还集成了各种其他可靠性和安全性增强功能，包括允许不同的英特尔FPGA交叉监控彼此的编码器数据。

如何缩短认证时间，减少工作量？

在许多国家和地区，遵守功能安全标准是强制性要求。例如，欧洲联盟的2006/42/EC机械指令要求遵守IEC 61508的规定。这意味着设备供应商有义务更新其内部质量管理体系，以纳入相关标准并将其纳入开发和验证流程。此外，使用第三方机构来证明公司的设备符合功能安全标准是一种常见的方法。

认识到这一标准的重要性，英特尔于2010年推出了业界首款通过IEC 61508认证的功能安全数据包(同年，IEC 61508第二版发布)，以缩短使用英特尔FPGA的系统通过功能安全合规性认证所需的时间。

功能数据包适用于IEC 61508安全完整性等级3 (SIL3)及以下的设计，其认证由德国第三方认证机构T V Rheinland承担。该包包含以下项目。有关功能安全包内容的详细信息，请参见下表1:

指南——使用英特尔FPGA开发方法和工具设计符合IEC 61508认证要求的系统；

FMEDA工具——用于使用英特尔FPGA计算系统的故障率和安全故障率(SFF)。

安全手册——解释了如何以符合IEC 61508的方式使用英特尔Quartus Prime设计软件和英特尔FPGA系统。

符合IEC-61508标准的Nios II处理器、诊断IP等硬件的认证IP(含源代码)，用于监控FPGA、内存、时钟信号的完整性；

英特尔FPGA最新可靠性报告；

由德国莱茵公司颁发的合格证书。

功能数据包与本文介绍的机器人控制器一起，有助于缩短实现功能安全和获得安全关键工业机械(如工业伺服驱动、逆变器、安全设备和自动化控制器)认证的时间和成本。据估计，英特尔的产品开发时间可以大大缩短，具体取决于具体情况。在安川电气公司，英特尔功能安全数据包已成功用于YRC1000安全相关系统，缩短了通过IEC 61508 SIL2、EN ISO 10218-1:2011和EN ISO 13849-1:2015安全标准认证所需的时间。

英特尔FPGA满足工业机器人不断变化的需求。

在许多国家对生产力和效率无止境的追求、信息技术的进步和劳动力的萎缩的背景下，以更智能的操作为特征的智能工厂的概念正在吸引人们的注意力。

这些智能实践的广泛采用可能伴随着协作机器人、自主机器人和自主AGV等技术的进一步普及，尤其是本文所述的工业机器人。融合第五代(5G)电信和专用5G系统的远程控制应用已经开始试验。在提高性能和精度的同时，还需要进一步增强安全性和可靠性。

英特尔现场可编程门阵列及其修改逻辑的灵活性将是满足安全要求和应对这些新的智能实践和其他快速市场变化的宝贵资产。作为工业机器人领域的全球领先企业之一，安川电气将英特尔FPGA投入使用，提升机器人控制器的性能和精度，推动功能安全的实现。通过采用英特尔功能安全包，他们还减少了获得功能安全认证所需的工作量。

随着机器人等工业机械环境的不断发展，英特尔FPGA和功能安全数据包已经准备就绪。