Solució

Cas pràctic d'aplicació: APQ TER30R-A2 per a un robot quàdrupeu

Amb locomoció biomimètica i una forta adaptabilitat a terrenys complexos, els robots quadrúpedes s'estan adoptant ràpidament per a la inspecció d'energia, les patrulles de seguretat pública, l'extinció d'incendis i el rescat, i la vigilància de parcs industrials. En desplegaments del món real, però, els seus sistemes de control de moviment s'enfronten a múltiples reptes. El controlador ha de romandre estable sota vibracions d'alta freqüència i canvis bruscos de postura, sincronitzar més de 12 motors articulars amb alta precisió i adaptar la computació d'alt rendiment en una cavitat corporal altament restringida on cada mil·límetre d'espai importa.

Després de múltiples rondes d'avaluació del producte i proves rigoroses de camp, el client va seleccionar el controlador de "cerebel" de control de moviment amb intel·ligència incorporada APQ TER30R-A2 com a unitat principal de control de moviment per al seu robot quadrupede de nova generació.

Repte del client

Requisits de control de moviment en temps real:Córrer, saltar i girar imposen requisits estrictes de cicle de control. A una freqüència de control de 1.000 Hz, la fluctuació del sistema ha de romandre per sota de 20 μs per garantir una sincronització precisa i fluida entre múltiples articulacions.
Integració de dispositius multiinterfícieEl sistema ha de connectar simultàniament LiDAR, càmeres de profunditat, una IMU, més de 12 motors articulars i múltiples sensors, cosa que requereix un controlador amb amplis recursos d'E/S industrials.
Restriccions d'espai ultracompactes:L'espai dins del tors del robot i els compartiments de les articulacions és extremadament limitat. El controlador ha d'oferir el rendiment requerit en un format ultraprim i compacte, deixant més espai per a bateries, sensors i altres mòduls funcionals.
Resistència robusta a vibracions i cops:Durant la cursa, els salts i la superació d'obstacles, el robot està contínuament exposat a vibracions i xocs intensos. Per tant, cal un disseny integrat a nivell de placa per evitar que els connectors s'afluixin sota la vibració.
Computació lleugera d'IA perimetral:El controlador també requereix capacitat d'inferència d'IA perimetral per executar algoritmes lleugers per al reconeixement del terreny, l'evitació dinàmica d'obstacles i funcions intel·ligents similars.

Solució APQ

Control de moviment de precisió amb sincronització de 36 eixos:El TER30R-A2 està impulsat per un processador Rockchip RK3588 de vuit nuclis i 64 bits amb una NPU de 6 TOPS integrada. Admet el control sincronitzat de fins a 36 eixos. Amb una freqüència de control de 1.000 Hz, la fluctuació del sistema es manté per sota dels 20 μs. Tant si es coordina diverses articulacions durant la marxa, s'executen girs ràpids o es recorren terrenys complexos, el controlador ofereix un control de moviment precís i suau, proporcionant una base estable i fiable per a operacions dinàmiques de robots quàdrupeus.

E/S enriquides per a la integració de diversos dispositius:El TER30R-A2 presenta una arquitectura d'E/S específica per a sistemes de robots quadrupedes, que consolida accionaments conjunts, dispositius de percepció, xarxes industrials i interfícies d'actuadors en un únic controlador.
· 4 × ports CAN FD: Connexió directa a més de 12 motors articulars i els seus sistemes d'accionament per a un control sincronitzat multieix d'alta precisió.
· 3 ports Gigabit Ethernet: compatibilitat amb EtherCAT per a la comunicació Ethernet industrial determinista i en temps real.
· 1 port de 2,5 GbE + 1 port GbE: El port de 2,5 GbE proporciona interconnexió d'alta velocitat amb el controlador de percepció, mentre que el port GbE admet l'entrada de dades de núvol de punts LiDAR.
· 8 × interfícies USB (3 × USB 5 Gbps Tipus-C, 1 × USB 2.0 Tipus-C i 4 × capçaleres USB 2.0 internes): Admeten la connexió simultània de LiDAR, càmeres de profunditat, eines de posada en marxa i altres perifèrics.
· 4 ports sèrie RS-232/RS-485 commutables: connectivitat fiable per a IMU, sensors ultrasònics i altres perifèrics.
· 8 × GPIO + 2 × canals PWM: Expansió flexible per al control de la il·luminació, sortides d'alarma i altres interfícies d'actuadors.
· 1 × sortida HDMI + 1 × interfície d'àudio: Convenient per a la posada en marxa local i la visualització de l'estat.
Disseny ultracompacte per a una integració flexible:Amb unes dimensions de només 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, el controlador és excepcionalment compacte, amb un gruix aproximadament igual al diàmetre d'una moneda. La seva carcassa totalment d'alumini admet el muntatge de suports i es pot integrar fàcilment al tors del robot o als compartiments de les articulacions, cosa que preserva un valuós espai per a bateries, sensors i altres mòduls. El disseny integrat d'emmagatzematge i memòria a bord elimina els riscos d'afluixament de connectors causats per la vibració, garantint un funcionament estable durant el funcionament dinàmic i les missions en terrenys complexos.
Expansió sense fil per a implementacions diverses:El controlador proporciona una ranura M.2 Key-B (USB 5 Gbps, format 3042/3052, amb una ranura Nano-SIM) per a mòduls 4G/5G, així com una ranura M.2 Key-E (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) per a mòduls Wi-Fi/Bluetooth. Tant si es desplega en subestacions remotes com per a patrulles de parcs industrials urbans, permet la connectivitat en temps real a plataformes al núvol i centres de comandament.
Fiabilitat de grau industrial per a operacions dinàmiques d'alta intensitat:El TER30R-A2 està dissenyat per a entorns de robots mòbils amb altes vibracions i xocs, alhora que proporciona un funcionament a temperatures àmplies, una entrada de potència d'àmplia tensió i un manteniment in situ convenient.
· Temperatura de funcionament: de -10 °C a 50 °C; temperatura d'emmagatzematge: de -40 °C a 80 °C.
· Validat mitjançant proves de vibració aleatòria 3G i xoc de 30G per a un funcionament fiable durant la cursa, el salt i la superació d'obstacles.
· L'entrada d'ampli rang de 12-28 V CC admet sistemes de bateries de robot amb diferents tensions nominals.
· El panell frontal integra un interruptor d'engegada, un botó de recuperació del sistema, un botó de restabliment del sistema i indicadors d'estat per a una posada en marxa i un manteniment in situ eficients.

Assoliments de valor:

Control de moviment precís i suau:Un bucle de control de 1.000 Hz amb una fluctuació del sistema inferior a 20 μs permet un control sincronitzat de 36 eixos, impulsant amb precisió els motors articulars per a una cursa, salts i girs naturals, mantenint una postura estable sobre terrenys complexos.

Integració multidispositiu tot en un:4 ports CAN FD, 3 ports Ethernet compatibles amb EtherCAT, 8 ports USB i 4 ports sèrie permeten la integració directa de motors articulars, LiDAR, càmeres de profunditat, IMU i altres dispositius sense mòduls d'expansió addicionals, simplificant significativament l'arquitectura del sistema..
El desplegament compacte allibera un espai valuós:El factor de forma ultracompacte de 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm encaixa fàcilment dins del tors del robot, deixant més espai per a bateries, sensors i altres mòduls funcionals.
Estable i fiable sota moviment d'alta intensitat:El disseny integrat a nivell de placa minimitza els riscos de connexió relacionats amb les vibracions, mentre que la vibració 3G i la validació de xocs 30G garanteixen un funcionament fiable durant la cursa, els salts i la superació d'obstacles.

Computació lleugera d'IA perimetral:La NPU 6 TOPS integrada admet inferència lleugera d'IA perimetral per al reconeixement del terreny, l'evitació dinàmica d'obstacles i funcions similars, proporcionant la base informàtica perquè els robots quadrúpedes evolucionin de la locomoció autònoma a la presa de decisions autònoma.