今天和几个朋友吃饭，席间请朋友们帮助推介我的业务，其中有几位大倒苦水，“现在经济危机呵，可靠性一直就想做，可拿不出钱来添置设备、增加产品的成本啊”，还都是曾经有过机电技术经历的人，有感而发，完成此文，展示给大家看，原来“可靠性设计是可以不花钱的”。 　　我们有时候会遇到一种情况，一块电路板在机器上装着的时候，机器工作不正常，拆下来后，单板工作正常，甚至摊在桌面上工作也是正常的，但装上就不好好工作，或者在厂子里烤几天机也是好的，或者在用户处前几个月也是没问题的，但就是长期使用下来就报故障，也能初步认定可能是虚焊，可到底是在哪里呢，让人一筹莫展。 　　看下图电路板的安装方式，如果电路板的安装机壳是开模具的，加工误差较小，这个问题不明显，如果是钣金或焊接的，四个固定柱的加工误差超过1mm是很正常的事情，于是就出现了左侧的翘曲，初期没事，长期应力下去，表贴器件的焊接力强度又不是很大，就容易出现焊盘脱落或虚开。这个问题的解决也容易，不在一条直线的三点决定一个平面，那就三点支撑；如果还是四点支撑，支撑柱弹性强一点，用尼龙或橡胶柱，使电路板翘曲没有那么大应力。 　　 　　类似的问题在电路板布局上也会出现，一个可插拔的插座装在远离固定柱的地方，在插拔的时候，电路板会受力，这个应力也会产生虚焊的情况，解决方法不用多解释了吧，或者把插拔方向做成平行于电路板的而不是垂直的，或者把插座安装在固定柱的旁边，或者查做附近几厘米内只焊接直插器件，不放置表贴焊接器件，或者干脆就不设插座，把线缆焊在板上引出来，在漂浮的线上焊可插拔的插头插座等等。 　　前几天，我把MSN和QQ的签名改成了“降额设计是提升可靠性的最简手段之一”，此言不虚。器件降额也是不增加成本的，举个通俗的例子，一个人最多能背100斤的袋子，我就让他背100斤走路，常规情况下肯定没问题，但是在路灯口，突然来辆车，紧急避让下就会较慢可能会出事，前面有片水洼，背个100斤就蹦不动；如果他现在只背50斤，走起来就很轻松，即使遇到意外情况也会避让过去，水洼也能跳过去。这就是降额的最通俗解释，在设计的时候，就是我们必须要背100斤的话，我就选一个能背150斤的人来背，或者让2个能背100斤的人分着背。 　　拿个具体电路举例来说，1/8W，1%，510K电阻，额定耐压150V，用于电源系统，实际耐压140V，额定耐压和实际耐压很接近了，在启停或浪涌的时候，加在电阻上的耐压可能会瞬时超过150V，按照III级降额的设计方法，电压的降额因子是0.75，则140V / 0.75 =186V，选择耐压》186V的电阻，后来发现这个耐压比较难选，就采用两只电阻串联，改用两个250k左右的电阻串联分压用。另一个类似的事例，用LM324驱动一小负载，用2路运放驱动一个负载，各分担1/2的电流。电阻、电容、IC、分立半导体器件、电感、继电器、开关、光纤器件、微波与声表面波器件、连接器、导线电缆、保险丝、晶体、灯泡、断路器等等均会涉及到这个问题，只是选择一个不同的器件差别，可靠性会增加很多。 　　在工艺上，接地线缆的焊点大都习惯加个热缩套管，这个习惯也挺好，如果是一个三孔的220V插座，安装时，地线在火零线的下面，且不加套管，结果会怎么样？就是火线万一没焊好，搭接在地线焊点上的概率会增大，可能能防范一起触电事故。 　　机箱内部的电线对，常见的是一匝匝的线缆散着，去流和回流信号在两块电路板之间形成环状，如果附近有大电流的变化而产生磁场，就会在这个环状线缆上产生感生电流，这个电流倒是不大，但叠加在一个弱信号上、或者叠加在一个被采样的模拟信号上，数据失真则在所难免，解决方法简单得很，将去流和回流的电线对拧结一下，有效减小环路面积，也可以将内部线缆改成带屏蔽层的也可以，都是举手之劳而已。 　　以上说的是机械和电路上的，其实软件上也有可以做工作的地方，如果一个单片机，输出一个控制信号给继电器，控制一个电磁阀工作，大电流的冲击就容易产生辐射和耦合干扰信号出来，这个时候总线上的信号容易被串扰到，如果在输出大电流信号的时候，程序控制上关闭总线上的数据传输，就比如知道今天刮大风，我们可以先不出门，这阵风过去再出去。 　　通过布局可以减少电磁干扰，电磁兼容有三个要素，干扰源、干扰路径、敏感电路，利用机架、空间布局，让干扰源和敏感电路远离一点，尤其是容易引入干扰或辐射干扰信号的线缆，就会在没有增加任何内成本的基础上，让干扰降低。 　　我们都知道温度高会对产品可靠稳定工作产生较大影响，这也可以通过布局解决，让怕热的器件远离热源，让热源的器件在出风孔附近，这样散出的热量只影响它自己。电路安装服从空气流动方向，进风口→放大电路→逻辑电路→敏感电路→集成电路→小功率电阻电路→有发热元件电路→出风口，构成良好散热通道；发热元器件在机箱上方，热敏感元器件在机箱下方，热源器件紧贴装在机箱金属壳体上散热等等。 　　不花钱的可靠性设计方法还有挺多，但确实需要花些脑细胞，也需要些时间的积累和实践的经历经验体会，这些倒还好办，最怕的还是畏难情绪，怕没有专业的人，怕没有资深的经验和水平，怕没有钱来做可靠性，怕是没用的，我们唯一的选择就是勇敢地去实践，只要努力了，我们就会有机会。如果这个过程需要技术上的帮助，该知道找谁吧？

　　1绪论 　　计数器是数字逻辑系统中的基本部件，它是数字系统中用得最多的时序逻辑电路，其主要功能就是用计数器的不同状态来记忆输入脉冲的个数。除此以外还具有定时、分频、运算等逻辑功能。计数器不仅能用于对时钟脉冲的计数，还可使用于定时、分频、产生节拍脉冲以及进行数字运算等。只要是稍微复杂一些的 　　数字系统，几乎没有不包含计数器的。通常把满足N=2n的计数器称为二进制规则计数器，有些数字定时、分频系统中，常需要N≠2n的任意进制计数器。 　　当我们在设计任意进制计数器（即计数模不是2及10）时，一般采用现有的中规模集成电路（MediumScaleIntegratiON，MSI）芯片，通过适当的反馈连接加以实现。而市场上现成的中规模集成电路芯片常见的只有十进制计数器和十六进制计数器，而在实际应用中，如数字钟电路中，却需要二十四进制和六十进制计数器，因此要将现有计数器改造成任意进制计数器。利用MSI芯片进行适当的连接就可以构成任意进制计数，所使用的方法主要有反馈置零法、反馈预置法和级联法。 　　采用中规模集成计数器来设计任意进制计数器，使设计和调试工作更趋于简单，并且具有体积小，功耗低，可靠性高等优点。本文主要阐述了用中规模集成计数器设计任意进制同步加法计数器的设计思想，并对设计方法和步骤作了讨论。 　　2.MSI中规模计数器概述 　　2.1MSI中规模计数器芯片种类 　　MSI中规模计数器芯片有非常多的种类。若按触发时钟的方式分类有：同步计数器、异步计数器；若按进制的“模”分类有：二进制计数器、十进制计数器；若按计数的方式分类：有加法计数器、减法计数器和可逆（加/减）计数器；若按芯片的型号分类就更多了，如：仅74系列的4位二进制计数器芯片就有161、163、191、193、197等，十进制计数器芯片有160、162等。 　　2.2MSI中规模计数器工作原理 　　2.2.1.以十进制同步计数器74LS160为例 　　74LS160的功能 表174LS160功能表   　　根据功能表，74LSl60的功能说明如下： 　　（1）异步清零功能。当CR=0时，不论其他输入如何，输出Q3Q2Q1Q0为0000，表中“×”表示任意。 　　（2）同步并行置数功能。LD为预置数控制端，在CR=1的条件下，LD=0时，在CP上升沿的作用下，预置好的数据d3d2dld0被并行地送到输出端，即此时的Q3Q2Q1Q0为d3d2dld0。 　　（3）保持功能。在CR=1和LD=1的前提下，只要TTTP=0，则计数器不工作，输出保持原状态不变。 　　（4）计数功能。正常计数时，必须使CR=1，LD=1，TTTP=1，此时在CP的上升沿的作用下，计 　　数器对CP的个数进行加法计数。当计数到输出Q3Q2Q1Q0为1001时，C0=1，C0=1的维持时间是从Q3Q2QlQ0为1001时起到QaQ2Q1Q0状态变化时止。 　　2.2.2以四位二进制计数器为例 　　74LS161功能 表274LS161功能表  

　　一、前言 　　1997年，我国专家提出了火电厂厂级监控信息系统(Supervisory Information system at plant level，简称SIS)概念l，并形成了比较规范的火电厂DCS、SIS和MIS三级信息和控制网络结构，推动了我国火电厂整体信息化和自动化水平的提高，以及SIS产业的形成和发展。 　　本文根据当前火电厂信息了价口自动化技术的发展现状和趋势，提出了一个新的概念一火电厂厂级控制系统。作者详细论述了火电厂厂级控制系统的定义和内涵，形成的必然性，它与厂级监控信息系统(SIS)的差异，以及由此将形成的新的火电厂全厂信息和控制网络结构。作者抛砖引玉，希望引起广泛讨论，以推动火电厂信息化和自动化技术不断向前发展，也希望能对SIS和DCS供应商以及应用技术开发商的产业发展有所帮助。 　　二、火电厂厂级控制系统形成的必然性 　　火电厂厂级控制系统(也可以说，单元机组DCS的上位控制系统)的提出有其客观必然性，是我国进入21世纪第一个十年，火电厂信息化和自动化出现的需求及其技术发展的必然结果。 　　首先，厂级直接优化调度机组负荷的需求正在快速提到议事日程上来。众所周知，水电厂和核电厂适于采用系统直调的调度方式，而火电厂由于网内数量众多，以及机组静态和动态特性差异大，各种类型机组在网内功能不同，因此，除了电网要考虑对各类型火电厂进行优化调度外，一个火电厂内也必须充分考虑如何优化调度各机组负荷，这直接关系到电厂乃至电网整体节能减排，经济高效，以适应低碳经济时代的需要。火电厂采用非直调的调度方式得到电厂的广泛欢迎，也正在逐步成为电网各级调度中心的共识。 　　SIS具有厂级机组负荷优化调度指导功能，但是，SIS是属于生产控制大区中的非控制区(安全区Ⅱ)。因此，目前的核心是，如何打造一个让调度中心和电厂均能放心的可靠的厂级优化负荷调度控制系统平台。 　　第二，发展智能优化控制的需要。由于我国特殊的能源结构，在相当长一段时间内，火电厂仍将在我国发电中占据非常重要的主导地位。因此，火电厂节能减排对我国实现国际节能减排承诺举足轻重，而传统控制系统已不能满足要求。正是在这个背景下，智能优化控制技术在各电厂已纷纷开展试点和应用，这是配合智能电网发展智能化电厂必须完成的下一个目标。发展优化控制应用技术需要建立一个机组DCS上位的统一控制平台，这样做有明显的优势： 　　a)把电厂控制系统区分为优化监控控制级(Supervisory control level, SCL)和传统直接控制级(Direct control level, DCL)对控制安全性有利。 　　b)有利于统一数据库等系统平台和建模、寻优等应用系统，节省控制系统资源。 　　c)较好的解决了各厂家DCS的专用性和上位控制平台的开放性的兼顾，使各优化控制供应商均能参与进来，并互相协调。 　　第三，发展安全监控智能化的需要。随着机组容量的增大和参数的提高，一台机组需要运行人员监控的参数已达上万点，这些参数在异常工况下瞬息万变，运行人员已经无法及时观察到它的变化，以及这些变化反映出机组存在的问题和潜在的故障等，单一参数的显示以及简单的报警已经不能满足要求，迫切需要发展人工智能、逻辑推理以及数据挖掘等技术将众多相关数据进行深加工，明确的向运行人员指出机组运行中的问题及潜在危险，提出处理意见，甚至最终达到发出处理事故的控制指令。如能做到这一点，那么很多异常或事故可以避免或及时排除。发展安全监控智能化也需要一个较为完善的支持平台，DCS上位控制平台正好适应了它的需要。 　　第四，计算机技术的发展为建立上位控制系统奠定了基础，而通过一开始就规划建立一个通用平台，可以有力的加快电厂控制系统向智能化发展的步伐。 　　众所周知，当前计算机技术，特别是DCS技术发生了很大的进步，一些先进的DCS广泛应用了可以灵活互连，而同时又能安全隔离的“域”的技术，数据库规模可以达到十万点以上，存储时间可到一年以上，通讯和运算速度大大提高，这些已经足以支撑实施高级智能化应用和满足控制级可靠性要求的厂级控制系统(PSCS)的条件。我们要引导DCS公司向用户提供一个开放的上位控制平台，借助这个平台，DCS公司可提供厂级控制系统相关的应用功能，同时也可调动其它应用软件商将其专长的高级应用软件集成到这个平台上来，并还能保护其知识产权。只有这样才能结束各个厂家无序的在单元DCS上各自挂众多处理其专用软件的上位机的混乱局面。 　　三、火电厂厂级控制系统的定义和内涵 　　火电厂厂级控制系统(PSCS)是为值长和单元运行人员在线服务的、具有很强实时性要求的单元DCS的上一级控制系统(或上一级DCS) ，实现厂级的监视和控制，以及机组级的需要复杂运算和处理的上位智能监视和控制的任务。 　　厂级控制系统(PSCS)与厂级监控信息系统(SIS)相同点都是为火电厂实时生产过程服务的系统。而它们的主要差异是： 　　l)应用功能PSCS：属于控制系统 (Control System)范畴 　　SIS：属于监控信息系统(Supervisory Information System)范畴 　　2)服务对象PSCS：值长、运行人员 　　SIS：主要是从事运行管理的厂领导、生技部门专业人员。当然也可供值长和运行人员参考 　　3)实时性PSCS：实时性要求高，基本上应当与单元DCS相当 SIS：主要用于运行管理人员后台非连续监控分析研究，相对来说实时性要求介于MIS和DCS之间。 　　4)可靠性PSCS：与单元DCS一样属于I级安全区内 　　SIS：属于MIS和DCS间的Ⅱ级安全区内。

　　美国科学家近日研发一款机器人消防员，它可以横穿火海，根据人类的手势或语言指令执行灭火任务。 　　 　　利用两个红外摄像机，机器人消防员能够用灭火器材对准燃烧物体进行灭火 　　 　　机器人消防员“奥克塔维亚”使用红外线摄像机来“看”，背上背着压缩空气软管和水软管 　　这款机器人被称为“奥克塔维亚（Octavia）”，由美国海军研究实验室（US Naval Research Laboratory，NRL）的研究人员研制，用于与人类消防员一起工作。它使用红外摄像机来“看”，背上背着压缩空气软管和水软管，她还可以接？？收语音命令。美国海军研究实验室研究人员说：“即使在和平时期，火灾是美国海军舰队面临的最大风险之一。” 　　奥克塔维亚与人类合作灭火，对人类手势指令或语音指令都有反应，并根据这些指令执行灭火操作。研究人员说，研制该机器人的目的是为人类消防员找到并肩作战的战友，把火灾对人类的伤害降到最低。 　　人类通过语音和手势命令为机器人提供情景信息。在这里，人类消防员告诉机器人火灾发生的具体位置。利用两个红外摄像机，奥克塔维亚能够用灭火器材对准燃烧物体进行灭火。 　　美国海军承认，该机器人还需要一些微调。具体来说，他们的目标是使奥克塔维亚与人类消防队友进行更“自然”地互动，让机器人更好地认识什么是火，什么不是火。研究人员说：“正在进行的工作重点是改进自然的相互作用，使人类的合作伙伴可以与机器人互动，使它变得仿佛是另一个队友。更多的工作集中在使机器人认识火灾的类型和行为特征，以便使用适当的灭火技术。”

　　数字电容隔离器的应用环境通常包括一些大型电动马达、发电机以及其他产生强电磁场的设备。暴露在这些磁场中，可引起潜在的数据损坏问题，因为电势（EMF， 即这些磁场形成的电压）会干扰数据信号传输。由于存在这种潜在威胁，因此许多数字隔离器用户都要求隔离器具备高磁场抗扰度 （MFI）。许多数字隔离器技术都声称具有高MFI，但电容隔离器却因其设计和内部结构拥有几乎无穷大的MFI。本文将对其设计进行详细的介绍。 　　基本物理定则 　　诸如电动机的电源线等带电导体，其周围便是一个由流经它的电流形成的磁场。应用右手定则（请参见图 1），我们很容易便可以确定该磁场的方向。该定则的内容如下：用右手握住导体，然后拇指指向电流的方向，这时环绕导体的手指便指向磁场的方向。因此，磁通线的平面始终与电流垂直。 　　图1显示了DC电流的磁通密度B。就AC电流而言，将右手定则用于两个方向，磁场和AC电流都随同一个频率f而变化：B（f） ~ I（f）。磁场（或者更加精确的说法是磁通密度及其相应磁场强度）随导体中心轴距离的增加而减弱。这些关系可以表示为： 　　 　　以及 　　 　　其中，B为以第平方米伏秒 （V•s/m2） 表示的磁通密度，μ0为自由空间中的磁导率（计算方法为4π×10–7 V•s/A•m），I为以安培为单位的电流，r为以米为单位的导体距离，而H为以安培每米 （A/m） 为单位的磁场强度。 　　图1右手定则 　　 　　磁场线穿过附近导体环路时，它们会产生一个EMF，其强度大小取决于环路面积和通量密度及磁场频率： 　　 　　EMF为以伏特为单位的电势，f为磁场频率，而A为以平方米 （m2） 为单位的环路面积。 　　所有隔离器都有一定形状或者形式的导电环路，以让磁场线穿过并产生EMF。如果强度足够大，则这种叠加到信号电压上的EMF就会导致错误数据传输。实际上，一些隔离技术对电磁干扰非常敏感。为了理解电容隔离器为什么不受磁场的影响，我们需要对其内部结构进行研究。 　　电容隔离器的结构 　　电容隔离器由两块硅芯片—一个发送器和一个接收机组成（请参见图2）。数据传输在由两个电容构成的差动隔离层之间进行，在每个电容的二氧化硅 （SiO2） 电介质两端都有一块铜顶片和一个导电硅底片。发送器芯片的驱动器输出通过一些接合线连接到接收机芯片上隔离电容的顶片。通过将电容的底片连接接收机输入构成了一个导电环路。图3显示了隔离层的等效电路结构图，并标示出了金接合线之间的环路区域。很明显，穿过该环路的磁场将会产生一个 EMF，其表示下面RC网络的输入电压噪声Vn1。我们常常碰到的第二种差动噪声部分Vn2，其产生原因是共模噪声到差动噪声的转换。两个噪声分量共同组成了综合噪声Vn。如果只考虑EMF的影响，则可以保守地将Vn一分为二： 　　 　　图2 电容隔离器内部结构的简化结构图 　　 　　图3 隔离层的等效电路结构图 　　 　　若要触发接收机，RC网络的输出必须提供一个差动输入电压VID，其超出了接收机输入阈值。是否出现伪触发，具体取决于RC网络的增益响应G（f）。

　　No.6 K.E.O 计划 　　KEO计划是在一颗名叫KEO的卫星里放置一封写给未来的信。这颗卫星会在2012年在法属圭亚那库鲁航天中心由阿丽亚娜火箭发射升空。信件内容随便写，不会被审查，直接刻录在KEO卫星里的光盘上。 　　它要在天上呆多久呢？50000年。 　　作为1999年联合国教科文组织（UNESCO）21世纪发展计划的一部分，KEO计划最初由法国艺术家吉恩马克•菲利（Jean-Marc Philippe）构想。卫星整体由高强度的合金打造而成，以保护珍贵的内容物，配备太阳能电池板机翼。 　　当50000年后住在地球上的先进物种“噗”地打开这个从轨道上呼呼掉下的金属罐子时， 他们会发现什么？ 　　— 人类的血液一滴、空气的样本一份、海水和土壤、刻在钻石上的全套人类基因组文库。 　　— 一架天文钟。 　　— 各个文化及种族的人类肖像。 　　— 一套包含现有所有人类知识的百科全书 　　— 在KEO网站上征集的的原版公众留言 　　— DVD播放器的使用图解 　　 　　No.5 佐治亚引导石 The Georgia Guidestones 　　1979年的六月，一个化名为克里斯蒂安（R.C.Christian）的神秘绅士来到了位于佐治亚州偏远的埃尔伯特县（ElbertCounty）的一家大理石加工厂，以“一群忠诚的美国人”的名义开始着手建立一座繁复恢弘的纪念碑。 　　纪念碑有多大？绝对不辜负“一群忠诚的美国人”的盛名：4块近5米高，吨重的花岗岩巨石板被排列成星状，上面顶着一块11.3吨重的大石头。这些巨石排列成能使得西夏的夕阳能在一年中的特定一天的正午从石头的缝隙中射过一缕阳光，照射在中心的圆柱上。 　　克里斯蒂安的身份至今是一个谜，只有大理石加工厂的老板与他进行了单方面的联系，并独自负责了纪念碑的建造。镇上的银行家怀特•马丁（Wyatt Martin）负责全程周转巨额的建设资金，只有他知道克里斯蒂安的真实身份，但他发过誓，不告诉任何人。 　　虽然纪念碑的来历扑朔迷离，但是我们根据上面的信息可以肯定的是，它将要承担跨越千年岁月的使命，告诉那些在不久就要发生的大灾变中幸存的人们，怎样吸取教训，怎样防止灾难的重演，怎样建设新的家园。 　　对此，小野洋子（Yoko Ono）称赞：“这是一个唤起理性思考的激动人心的呐喊”。其他人则指责克里斯蒂安是恶魔的代言人，石碑上刻的是反基督的十诫。反对者无从发泄他们的怒火，只好将石碑当成绝佳的涂鸦场所来宣泄愤懑。 　　那么，到底是石碑的什么内容引起了上述的骚动？ 　　巨石顶部，是一份“指引理性世界”的声明，四块巨石的八个表面分别用英语、西班牙语、斯瓦西里语、印地语、希伯来语、阿拉伯语、汉语、和俄语书写了如下宣言： 　　— 将人口控制在5亿以内，以保持人与自然界的平衡。 　　— 理智地引导人类的繁殖，确保种群的健康和多样性。 　　— 用一种新语言团结全人类 　　— 善意控制激情、信仰、传统以及所有的思想 　　— 用公平的法律和正义的法庭保护人民 　　— 让各部族在一所世界法庭上解决外部争端 　　— 避免繁冗的律法和臃肿的官员机构 　　— 平衡人们的权利与义务 　　— 永远奖赏对于真、善、美的和谐追寻 　　— 不要做自然的肿瘤，给自然留下空间，给自然留下空间。 　　没有什么能比这些话更激动人心的了。当然，那些后灾难文明发现这座石碑时，读到这些貌似像旧世界的统治者留下的十诫时，怎么可能会想到，这其实出自于一个有些闲钱的美国大叔之手呢？ 　　

　　电力系统内各种生产设备类型复杂，数目巨大，地域分布广，人工维护困难。而电力系统的信息网络的建设质量和速度在各专网系统中是名列前茅的。电力抄表主要用于记录电力用户每个小时的用电量和整点时电流、电压的瞬时值，通过RS－485接口抄录全电子式高级电表内数据将这些数据需存于非易失性存储器中，当需要的时候被送至供电管理部门，进行处理。管理者通过这些数据可以及时、准确地了解辖区内各电力用户详细的用电情况，以便作出更加合理的决策，使有限的电力资源发挥更大的作用，同时使用电管理手段上一新的台阶。本方案选用公司的KODT2200系列工业数据光端机，利用现有的光纤通道作为传输介质。网络结构图如下：         我们知道目前电台传输实时性较好但成本高抗干扰能力差、电力载波传输网络稳定性和抗干扰性都很差。毫无疑问光缆传输在通信稳定，网络可靠性上有很大的优势。在现场我们用485总线方式每个终端可控制8-32个用户电表，根据用户配电网络结构而定。然后通过光纤网络将信号传送至局端管理中心，管理中心端的KODT2200B通过232串口接到管理计算机上，这样我们保证了数据在光线路和管理中心网络上的全双工高速实时传输。数据接口局远端可以不同这也是KODT系列产品的特点之一。

　　2012机器人会往什么方向发展？尽管2012年已经过了1/3，但CROPEN认为有必要花些时间对未来几个月机器人发展做下预测。 　　由于没有时间机器这类东西，所以CROPEN的预测依据来自一些机器人行业的长期观察员，包括自动机领域和Hizook，以确保CROPEN的预测内容尽可能准确。CROPEN请了一些不同背景的机器人专家，征求他们对2012机器人发展的意见看法，“专家小组”提供了许多宝贵的意见，总结大家的建议，最后压缩到12个项目，这不是一件容易的事，应为许多想法都很伟大。 　　在做挑选时，CROPEN尽量避免那些“长期趋势”的领域，如环境机器人，娱乐和玩具机器人。主要专注于新兴领域，同时注意资本流向，例如由美国国家科学基金会牵头的全国机器人倡议，计划将投入大量的资源发展可与人合作的机器人，还有DARPA的部分机器人研究项目。欧洲的框架计划资助的“认知系统和机器人”，这项计划可以服务于人们日常的工作生活。还有如在亚洲，为应对人口老龄化，医疗机器人发展已经长达数十年。 　　CROPEN不会试图做一个全面的2012机器人行业研究报告，这里所描述的趋势类似“热图”，强调机器人行业有前途的领域和技术，包括人工智能，我们知道会有许多读者不同意我们的观点，真诚希望听到你的意见和看法，如有什么想法请电邮或直接回复评论。不过有一件事是肯定的：机器人正经历一个神奇的时代，未来会更加精彩。 　　1. 协作机器人：机器人助手和伙伴 　　机器人控制通常有两种方式，直接遥控和充分自我控制，问题是遥控很麻烦，充分自我控制往往如科幻电影。可以从中找到一个平衡点，让人类和机器人协作完成任务，比如下图的PR2机器人递药给人。美国国家机器人倡议（NRL）提供7000万发展协作机器人项目，目标是把机器人从工产和实验室扩展到人们的日常生活，就像当年计算机由军用到民用。这些机器人必须是安全的，价格相对便宜且使用方便，机器人利用其长处配合人类完成工作。该项目的范围是广泛的，但机器人的一个关键方面是明确的：即与人的互动。所以希望看到2012协作类机器人有更大发展。 　　2. 3D遥感：Kinect革命在继续 　　去年，一个奇怪的装饰开始出现在许多机器人头上，这就是现在流行的微软Kinect 3D传感器，它价格便宜且使用方便，用Kinect绘制3D地图和作为动作传感器，Kinect成为机器人社区的最爱（看下图）。人们一直在寻找一种低成本的设备替代激光测距仪，现在Kinect帮忙实现（至少可以在室内使用），Kinect 2可能会在今年发布，将具有更高的分辨率和帧速率。 　　3. 云机器人：机器人共享技术 　　几个研究小组正在探索云计算基础设施上的机器人，依靠云计算机处理大量的数据。这种方法可以直接调用“云机器人”，将使机器人不需要做复杂的计算，如图像处理和语音识别，甚至可以立即下载新的技能。很多相关项目都在进行中。特别是，谷歌有一个小团队，创建机器人云服务，如果这种技术流行起来，对该领域可能是结构性的转变（想象每个机器人使用“Google地图”进行导航）。在欧洲，一个重大项目RoboEarth，其目标是开发“机器人万维网”，一个巨大的云数据库，机器人可以共享有关的对象，环境和任务的信息（见下图）。许多其他项目正在形成，我们预计，在2012年“云机器人”将成为一个时髦词。 　　另外还包括兼容的驱动：柔软的触感机器人， 基于智能手机机器人：新的机器人智能，更轻松操作：一个你能负担得起的机器人手臂，无人驾驶汽车：解放你的双手，机器人佣工：制造业的未来，快速原型制作：每个家庭都有3D打印机，无人机：拥挤的SKIES，临场感机器人：你在现实世界中的化身，仿生学：人类和机器之间的结合。

　　就算你能够同意“任何非常先进的技术，初看都与魔法无异”，这句话被神念科技放在了公司网站的显着位置上，但“脑控”这种技术听起来还是比魔法还显得魔法。仅仅在脑子里想一想就能够控制电子装置或者机械设备，这无疑将人和机器之间的距离缩短到了最近，连所谓人机界面是否还有必要存在都成了一个问题。这就是为什么当人们第一次走进跟脑控技术有关的公司时，都会迫不及待地希望试用他们的产品，体验一下用大脑意识实现控制是什么感觉。 　　读懂脑电波 　　2008年，比尔盖茨在接受BBC采访时曾表示：“人机互动模式在未来5年内将会有很大改观”，他预言电脑的键盘和鼠标将会在未来逐步会被更为自然、更具有直觉性的手段代替。盖茨的预言在大众消费市场上被苹果率先实现。这两年，脑波控制技术（Mind-control Technology）这种听起来颇像“特异功能”的人机交互方式开始悄悄冒头，或许有一天你根本不必通过语言对机器发出指令，而只需要不动声色地在头脑中想一想，便可达成相关任务。 　　这种听起来十分玄妙的脑波控制技术，说白了其实并不深奥。19世纪末，德国生物学家汉斯伯格观察到电鳗自体会产生电流，这个现象启发了他，觉得人体也必然有类似现象发生，从而发现了人脑中微弱的电流。而脑波的生理电位通常十分微弱，大约在5～30uV左右，属于0.5～60Hz的交流信号。此外，脑电会随着人的不同情绪与身心状态而改变，并且只有在人脑死亡后才会停止，所以通过获取脑电信号并加以解码分析，就能够获得一系列信息。人的大脑是由数以万计的针尖大小的神经交错构成的，神经相互作用时，脑电波模式就释放出这些神经元之间透露的思维信息。不同的神经活动会产生不同的脑波模式，不同的脑波模式会发出不同频率的脑电波，从而表现为不同的大脑状态。 　　 　　脑立方 　　而人脑平均每天产生7万个想法，每一次神经活动时都会产生轻微的放电，放出的电通过脑电波技术（医学上称为脑电图）就可以测量得到。不过，单个神经产生的脑电很难隔着头皮测量。因此，对情绪状态的判断是根据许多神经共同放电产生的集体神经活动得来。最终，通过特定算法技术就能把这些具体情绪状态解读出来。当然，目前技术的水平还停留在读懂庞大信息流中情绪状态的层面，比如喜欢、不喜欢、专注等状态。经过一个世纪的实验，神经系统科学领域的专家们已经定义了大脑中控制具体活动的部位，比如人大脑前额处的皮质能够产生更高级的思维，人的情绪、精神状态及专注状态都受这个区域的控制，这个区域被称为大脑的FP1区域。正是因为大脑可以随状态而波动，并已被确定为集中在FP1区域，才使得人们对脑波的开发和运用不仅仅局限在医疗领域，把意念控制机器的可能性变成现实，让人们在娱乐、教育、健康等领域感受脑波的神奇和能量。 　　脑控技术商业化之路 　　人体具有四种类型的生物电，分别是心电、脑电、肌肉电以及眼电，其中以心电最为容易监测，而脑电由于受到质地坚硬致密的头骨包裹而极难被捕捉。脑电的强度比心电弱1000倍，加之人们生活中又存在诸多干扰源，这使得获取脑电信号就如同在高速运转的飞机引擎旁想要听清人说话一样困难。因此，对脑电进行监测一直是高级科学实验室的专利。可是，该如何在普通的消费环境中，实现对脑波的测量和解读呢？要在大众消费市场推广应用，医院里测量脑电波的方式，在头上涂满导电胶、装上十几个电极探头的检测方式显然过于理想化。 　　类似神念科技这样公司的使命，正是让原本只用于医疗的脑波传感器技术进入大众消费市场，而非仅仅局限在医院里。就像电子血压计的家庭普及过程一样，脑控技术应用产品的民用化和商用化也需要更为简易的使用方法和相当长的市场培育期。在电子血压计出现之前，测量血压的主要途径是通过汞柱血压计，汞柱血压计不仅需要专业人士的听诊、病患双方的配合，还因为笨重而不便携带，这导致血压计一度难以进入家庭，而电子血压计凭借亲民的价格，通过简单易行、直白易懂的测量方式和结果显示，成为现代家庭的常用家电。 　　脑波传感技术也面临着极其类似的问题，而其所面临的技术障碍则更高。除了此前提到的由于所有电气设备都会产生不同程度的干扰，脑电波测量必须在一个与外界十分隔离的环境中之外，为了提高脑电波信号的质量，传感器通常要使用医用凝胶以提高导电性。而大部分普通人家里都没有一间无任何照明和电子设备的房间，且大多数人也不愿意每次使用脑电波设备时都往头上涂一层湿乎乎的医用凝胶。

　　金刚狼——精彩的故事，很棒的MCU 　　 　　图1 德州仪器“金刚狼”MCU的形象渲染 　　刚看到上面这张图片时，你会想到什么？猛兽留下的4个犀利、血腥的爪印？充满残忍与恐怖的暴力大片中的某个镜头？都不是。这只是德州仪器（TI）对其新开发的MCU很形象的渲染。 　　德州仪器全球副总裁兼MCU业务部总经理Scott Roller对这款号称具有业界最低功耗的MSP430 MCU作了如下解释：“两年前，TI请了一批最优秀的工程师坐下来，给了他们一个任务，设计一个低功耗MCU。要求功耗不能只降低5%或10%，而是不管从哪个角度看，不管用哪个参数比较，都应该实现全球同类产品最低的功耗。现在比市场上其他MCU功耗低50% 的“金刚狼”的诞生，表示我们当初的目的达到了。之所以选择金刚狼（Wolverine）这个名字，是因为电影《X-战警：金刚狼》里的主角叫金刚狼。他很厉害，可以用手掌把任何东西劈开一半，而我们想把MCU的功耗也降低一半。另外，金刚狼还长生不老。如果MCU是超低功耗，电池的使用时间就会延长，用户设计出的产品也会有更长的寿命。” 　　看一下金刚狼“肌肉”的“野性”表现：待机功耗为360nA，运行功耗不到100μA/MHz，12位ADC的功耗为75μA。唤醒时间为6.5μs。环境温度85℃时，仍可保持上述数据。 　　主要采用两种技术实现了低功耗特性：一、TI特有的130nm混合信号超低漏电 （ULL） 工艺，把漏电流降低10倍以上，运行功耗降低15%。二、FRAM铁电存储器使金刚狼比基于闪存和EEPROM的微控制器每位功耗降低了约250倍。例如，写入13kB数据时，闪存的功耗为6600μW，FRAM为27μW。另外，FRAM的写入次数约1015。 　　仪表计量等工业品、便携医疗和健身设备、电动汽车电机控制和充电部分，及消费电子产品等对功耗很敏感的领域，属于金刚狼MCU适合的应用（见图2）。Roller特别强调：“未来金刚狼也会有新产品针对日本的家电厂商。” 　　 　　图2 运动健身和仪表计量应用中，金刚狼MCU与其他MCU的性能比较 　　中国的能源市场结构是西强东弱。西部地区有丰富的能源，如火力发电、水力发电、风能及太阳能发电，新能源是主要发展趋势。用电则是东强西弱，因此迫切需要实现西电东输。 　　未来的趋势是电网将全面实现联网化，会把小区及每个用户的电力需求网络化，包括新能源接入和家庭能源智能管理。中国政府提出建设坚强智能电网，输配电要强壮，用电要保证可控，智能电表是个关键环节。另外，新能源发电的并网，及微网储能，是目前产业界面临的主要问题。 　　输配电网络化方面，把各地的传统变电站转化成数字化、智能化变电站是未来的趋势。据政府的十二五计划，将建设6100座220千伏或110千伏以上的数字化变电站。其中，半导体传感技术很重要。传统的输配电以保护和测控监控为主的保护和测控都是在二次测进行的，未来将逐渐把这部分转移到一次测。这样，大部分设备都在室外，对半导体芯片的工作温度范围、抗干扰及特殊环境的需求都增加了。 　　对于太阳能发电，英飞凌基于ARM Cortex-M4处理器的XMC4000 32位MCU系列可满足电力驱动和新能源系统逆变控制的需求。 　　英飞凌工业与多元化电子市场事业部MCU高级总监Stephan Zizala表示，XMC4000有4个快速并联12位ADC模块、2个12位DAC、4个∑-Δ解调器模块，采样速率为3.5MSPS，可有效剔除逆变过程中的直流分量，不需要CPU的干预，降低了负荷，提高了精度。采用了类似FPGA的模型，由用户自行定义触发方式（见图3和图4）。 　　 　　图3 英飞凌XMC4000 32位MCU系列可满足电力驱动和新能源系统逆变控制的需求（1）                 图4 英飞凌XMC4000 32位MCU系列可满足电力驱动和新能源系统逆变控制的需求（2） 　　XMC4000包含5个系列：XMC4100、XMC4200、XMC4400、XMC4500 和XMC4700。XMC4500系列采用120MHz的CPU、汽车工艺级的1MB嵌入式闪存、160KB的RAM。还配备三个CAN模块、6个通用串行通信通道和一个用于通信的外置总线接口。 　　Zizala称，串行通信接口USIC是个特有的技术创新，不改变硬件，用软件定义通信接口是UART还是SPI，或Quad SPI、IIC、IIS或LIN。例如，2个UART和4个SPI，或4个UART和2个SPI等。 　　 　　图5 ADI中国区技术业务经理张松钢 　　另外，对于电力线路测量和保护，ADI中国区技术业务经理张松钢（见图5）表示，集成16位双极性同步采样SAR ADC和片内过压保护功能的AD76068通道数据采集系统（DAS），可实现对多相输配电网络的大量电流和电压通道进行同步采样。