Løsning

Applikationscasestudie: APQ TER30R-A2 til en firbenet robot

Med biomimetisk bevægelse og stærk tilpasningsevne til komplekst terræn bliver firbenede robotter hurtigt taget i brug til strøminspektion, patruljer til offentlig sikkerhed, brandbekæmpelse og redning samt overvågning af industriparker. I den virkelige verden står deres bevægelsesstyringssystemer dog over for flere udfordringer. Controlleren skal forblive stabil under højfrekvente vibrationer og pludselige kropsholdningsændringer, synkronisere mere end 12 ledmotorer med høj præcision og tilpasse højtydende databehandling til et meget begrænset kropshulrum, hvor hver millimeter plads betyder noget.

Efter flere runder med produktevaluering og grundig felttestning valgte kunden APQ TER30R-A2 embodied-intelligence bevægelseskontrol "lillehjernen"-controlleren som den centrale bevægelseskontrolenhed til sin næste generations firbenede robot.

Kundeudfordring

Krav til hård realtidsbevægelseskontrol:Løb, hop og drejning stiller strenge krav til kontrolcyklussen. Ved en kontrolfrekvens på 1.000 Hz skal systemjitter forblive under 20 μs for at sikre præcis og jævn synkronisering på tværs af flere led.
Integration af flere grænsefladeenhederSystemet skal samtidig forbinde LiDAR, dybdekameraer, en IMU, mere end 12 ledmotorer og flere sensorer, hvilket kræver en controller med omfattende industrielle I/O-ressourcer.
Ultrakompakte pladsbegrænsninger:Pladsen inde i robottens torso og ledrum er ekstremt begrænset. Controlleren skal levere den nødvendige ydeevne i en ultratynd, kompakt formfaktor, hvilket giver mere plads til batterier, sensorer og andre funktionelle moduler.
Robust vibrations- og stødmodstand:Under løb, hop og forbikørsel af forhindringer er robotten konstant udsat for kraftige vibrationer og stød. Et integreret design på printpladeniveau er derfor nødvendigt for at forhindre, at stikkene løsner sig under vibrationer.
Letvægts Edge AI-computing:Controlleren kræver også kant-AI-inferenskapacitet for at køre lette algoritmer til terrængenkendelse, dynamisk forhindringsundgåelse og lignende intelligente funktioner.

APQ-løsning

Præcisionsbevægelseskontrol med 36-akset synkronisering:TER30R-A2 drives af en Rockchip RK3588 octa-core 64-bit processor med en integreret 6 TOPS NPU. Den understøtter synkroniseret styring af op til 36 akser. Ved en styringsfrekvens på 1.000 Hz forbliver systemjitter under 20 μs. Uanset om der koordineres flere led under kørsel, udføres hurtige drejninger eller krydses komplekst terræn, leverer controlleren præcis og jævn bevægelsesstyring, hvilket giver et stabilt og pålideligt fundament for dynamiske firbenede robotoperationer.

Rig I/O til integration med flere enheder:TER30R-A2 har en specialbygget I/O-arkitektur til firdobbelte robotsystemer, der konsoliderer leddrev, perceptionsenheder, industrielle netværk og aktuatorgrænseflader i en enkelt controller.
· 4 × CAN FD-porte: Direkte forbindelse til mere end 12 ledmotorer og deres drivsystemer til højpræcisionssynkroniseret styring af flere akser.
· 3 × Gigabit Ethernet-porte: EtherCAT-understøttelse af deterministisk industriel Ethernet-kommunikation i realtid.
· 1 × 2,5 GbE-port + 1 × GbE-port: 2,5 GbE-porten giver højhastighedsforbindelse med perceptionscontrolleren, mens GbE-porten understøtter LiDAR-punktskydatainput.
· 8 × USB-grænseflader (3 × USB 5 Gbps Type-C, 1 × USB 2.0 Type-C og 4 × interne USB 2.0-headere): Understøtter samtidig tilslutning af LiDAR, dybdekameraer, idriftsættelsesværktøjer og andre eksterne enheder.
· 4 × omskiftelige RS-232/RS-485 serielle porte: Pålidelig tilslutning til IMU'er, ultralydssensorer og andre eksterne enheder.
· 8 × GPIO + 2 × PWM-kanaler: Fleksibel udvidelse til lysstyring, alarmudgange og andre aktuatorgrænseflader.
· 1 × HDMI-udgang + 1 × lydgrænseflade: Praktisk til lokal idriftsættelse og statusvisualisering.
Ultrakompakt design for fleksibel integration:Med mål på kun 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm er controlleren usædvanligt kompakt med en tykkelse, der omtrent svarer til diameteren af en mønt. Dens kabinet i fuld aluminium understøtter montering af beslag og kan nemt integreres i robottens torso eller ledrum, hvilket bevarer værdifuld plads til batterier, sensorer og andre moduler. Det indbyggede integrerede lager- og hukommelsesdesign eliminerer risikoen for, at stik løsner sig på grund af vibrationer, hvilket sikrer stabil drift under dynamisk kørsel og missioner i komplekse terræn.
Trådløs udvidelse til forskellige implementeringer:Controlleren har et M.2 Key-B-slot (USB 5 Gbps, 3042/3052 formfaktorer, med et Nano-SIM-slot) til 4G/5G-moduler samt et M.2 Key-E-slot (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) til Wi-Fi/Bluetooth-moduler. Uanset om den er installeret på fjerntliggende transformerstationer eller til patruljer i industriparker i byområder, muliggør den realtidsforbindelse til cloudplatforme og kommandocentre.
Industriel pålidelighed til dynamiske operationer med høj intensitet:TER30R-A2 er konstrueret til mobile robotmiljøer med høje vibrationer og stød, samtidig med at den giver drift ved brede temperaturer, bred strømforsyning og praktisk vedligeholdelse på stedet.
· Driftstemperatur: -10°C til 50°C; opbevaringstemperatur: -40°C til 80°C.
· Valideret gennem 3G tilfældig vibrationstest og 30G stødtest for pålidelig drift under løb, hop og forbikørsel af forhindringer.
· 12-28 VDC bredt indgangssignal understøtter robotbatterisystemer med forskellige spændingsklassificeringer.
· Frontpanelet har integrerede tænd/sluk-knapper, systemgendannelsesknapper, systemnulstillingsknapper og statusindikatorer for effektiv idriftsættelse og vedligeholdelse på stedet.

Værdifulde præstationer:

Præcis og jævn bevægelseskontrol:En 1.000 Hz kontrolsløjfe med systemjitter under 20 μs muliggør synkroniseret 36-akset styring, der præcist driver ledmotorer til naturlig løb, hop og drejning, samtidig med at stabil kropsholdning opretholdes i komplekst terræn.

Alt-i-en integration med flere enheder:4 × CAN FD, 3 × EtherCAT-kompatibelt Ethernet, 8 × USB og 4 × serielle porte muliggør direkte integration af ledmotorer, LiDAR, dybdekameraer, IMU'er og andre enheder uden yderligere udvidelsesmoduler, hvilket forenkler systemarkitekturen betydeligt..
Kompakt implementering frigør værdifuld plads:Den ultrakompakte formfaktor på 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm passer nemt inde i robottens torso, hvilket giver mere plads til batterier, sensorer og andre funktionelle moduler.
Stabil og pålidelig under højintensiv bevægelse:Det integrerede design på printkortniveau minimerer vibrationsrelaterede forbindelsesrisici, mens 3G-vibration og 30G-stødvalidering sikrer pålidelig drift under løb, hop og forbikørsel af forhindringer.

Letvægts AI-databehandling på kanten:Den integrerede 6 TOPS NPU understøtter letvægts kant-AI-inferens til terrængenkendelse, dynamisk forhindringsundgåelse og lignende funktioner, hvilket giver det nødvendige databehandlingsgrundlag for, at firbenede robotter kan udvikle sig fra autonom bevægelse til autonom beslutningstagning.