行业热点

试想一下，在化工厂等高危环境中，一名工程师站在安全区域内，仅凭几个简单的手势，便能精准操控远处的机械手完成复杂的操作任务。或许这些桥段常常出现在科幻电影中，而意法半导体通过其AI手势识别与自动化控制解决方案，正在将这一愿景变为现实的成果。

随着工业4.0浪潮的推进，工厂自动化正以前所未有的速度演进，而意法半导体的技术创新让我们看到了人机交互的全新可能——以一种更自然、更高效、更安全的协作方式。在2025年慕尼黑上海电子展上，gongkong®有幸采访到了意法半导体自动化技术创新中心应用工程师黄凯杰先生，并深入探讨了这套基于AI的手势识别与自动化控制解决方案的技术原理、应用场景及其对未来工业自动化的深远影响。

意法半导体自动化技术创新中心应用工程师黄凯杰

从“感知”到“执行”的智能协同

黄凯杰首先详细介绍了这套系统的模块化架构及其协同工作方式。整套解决方案由三部分构成：感知部分、数据处理部分和执行部分。感知部分由STM32N6微控制器负责，它集成了强大的加速器神经处理单元（NPU），能够实时处理摄像头捕捉到的手部视频数据，并提取手部21个关键点的三维坐标信息。数据处理部分由基于STM32MP257的PLC完成，将这些关键点数据转化为机械手关节的角度指令；而执行部分则是灵巧手，通过高精度伺服电机实现对人类手势的精准跟随。

“STM32N6凭借出色的计算能力，能让手势识别达到每秒30帧的高识别速率，真正实现实时处理。”黄凯杰指出，与传统GPU方案相比， STM32N6 作为视觉识别的信号处理器，其性价比更高且功耗更低，尤其适用于资源受限型场景。

而整套方案的核心亮点正是作为中央控制单元的PLC，不仅实现了模块化架构设计，更显著提升了系统集成效率。该设计凸显以下核心优势：

● 灵活扩展：模块化组件支持无缝升级与维护，无需停机即可完成系统迭代；

● 高可靠性与安全性：PLC的自主操作系统（CODESYS）相较板卡级控制系统，具有更强的抗干扰能力和数据保护机制；

● 长期成本可控：减少对专用硬件（如GPU）的依赖，有效规避供应商锁定风险，降低后续升级与维护成本。

通过STM32N6的强大AI计算能力和STM32MP257 PLC的实时控制能力，这套系统真正实现了从“感知”到“执行”的闭环控制，使得机械手真正成为人类手势的“延伸”，为人机协作提供了更自然、更高效的交互方式。

从柔性制造到高危环境的革新实践

传统机械臂通常依赖按钮、遥控器或复杂的编程界面，而手势交互则让“人机协作”变得更加直观和自然。正如黄凯杰所言，这套方案特别适用于高危场景，比如化工厂或辐射环境，工人可以通过手势远程操控机械手完成复杂任务，而无需直接接触危险区域。此外，手势交互的优势在于操作简单，不需要工人具备专业的编程知识，只需通过自然的手势动作即可完成设备控制，显著提升了操作效率和安全性。

在装配线上，手势交互同样展现出巨大的潜力。例如，工人可以通过手势快速调整机械臂的动作，大幅缩短调试时间。这种柔性控制能力不仅提高了生产效率，还为工厂应对多样化生产需求提供了更多可能性。

在实际工业场景中，面对复杂多变的环境光线，这套系统同样展现出强大的适应性。黄凯杰介绍，当前基于视觉的解决方案主要依赖光学摄像头，但意法半导体的系统可以无缝集成VL53L8CX矩阵飞行时间（ToF）传感器。这种基于ToF的技术不依赖环境光照条件，即使在完全黑暗的环境中也能保持稳健的手势识别能力。

STM32的AI技术将推动工厂人机协作迈向‘直觉化交互’。该技术还可拓展至农业自动化（果实分拣）、智能仓储（无人叉车调度）、消费电子（AR手势交互）及医疗康复（假肢精准控制）等领域，其低功耗、高性价比特性正加速AI在边缘计算场景的普惠化落地。黄凯杰透露，未来，公司计划进一步扩展该方案的AI能力，丰富行业垂直模型库，例如机械臂抓取、焊缝检测等，为工业自动化带来更多可能性。

平衡性能与成本，实现长期价值

成本和部署难度是工厂关注的重点之一。黄凯杰强调，这套解决方案在设计之初便充分考虑了性能与成本的平衡。

一方面，技术实现优势：尽管手势识别模型在训练阶段需要大量计算资源，但部署后的解决方案仅需运行在STM32N6处理器上。凭借其600GOPS的算力，N6以GPU方案成本的一小部分即可满足性能需求，实现显著的硬件成本节约。

另一方面，工业级设计理念：采用PLC作为控制核心的设计，刻意与现实工业自动化架构保持一致。这确保了与现有工业工作流程的无缝衔接，即只需对现有设施配置进行微小改造即可部署系统。

的确，模块化设计不仅提升了系统的灵活性和可扩展性，还显著降低了部署难度，为未来的升级和维护提供了便利。这也体现了意法半导体对工业用户需求的深刻理解，更彰显了其在技术开发中始终以用户体验为核心的价值追求。

意法半导体的AI手势识别与自动化控制解决方案不仅是一项技术创新，更展现了工业4.0时代人机协作模式的一次深刻变革，具备极高的实用价值和广阔的应用前景。

展望未来，随着工业4.0的深入推进，人工智能与边缘计算的需求将愈加旺盛。意法半导体凭借其高性能、低功耗的STM32系列芯片和强大的生态系统，为工业自动化注入更多的智慧动能。