Μελέτη περίπτωσης εφαρμογής: APQ TER30R-A2 για ένα τετράποδο ρομπότ
Με βιομιμητική κίνηση και ισχυρή προσαρμοστικότητα σε σύνθετο έδαφος, τα τετράποδα ρομπότ υιοθετούνται ραγδαία για επιθεώρηση ισχύος, περιπολίες δημόσιας ασφάλειας, πυρόσβεση και διάσωση, καθώς και για επιτήρηση βιομηχανικών πάρκων. Ωστόσο, σε πραγματικές εφαρμογές, τα συστήματα ελέγχου κίνησης αντιμετωπίζουν πολλαπλές προκλήσεις. Ο ελεγκτής πρέπει να παραμένει σταθερός υπό κραδασμούς υψηλής συχνότητας και απότομες αλλαγές στάσης, να συγχρονίζει περισσότερους από 12 κινητήρες αρθρώσεων με υψηλή ακρίβεια και να προσαρμόζει υπολογισμούς υψηλής απόδοσης σε μια εξαιρετικά περιορισμένη σωματική κοιλότητα όπου κάθε χιλιοστό του χώρου έχει σημασία.
Μετά από πολλαπλούς γύρους αξιολόγησης προϊόντος και αυστηρές δοκιμές πεδίου, ο πελάτης επέλεξε τον ελεγκτή «παρεγκεφαλίδας» με ενσωματωμένο έλεγχο κίνησης και νοημοσύνη APQ TER30R-A2 ως την βασική μονάδα ελέγχου κίνησης για το τετράποδο ρομπότ επόμενης γενιάς.
Πρόκληση Πελάτη
Απαιτήσεις ελέγχου κίνησης σε πραγματικό χρόνο:Το τρέξιμο, τα άλματα και οι στροφές επιβάλλουν αυστηρές απαιτήσεις κύκλου ελέγχου. Σε συχνότητα ελέγχου 1.000 Hz, το jitter του συστήματος πρέπει να παραμένει κάτω από 20 μs για να διασφαλίζεται ο ακριβής και ομαλός συγχρονισμός σε πολλαπλές αρθρώσεις.
Ενσωμάτωση συσκευών πολλαπλών διεπαφώνΤο σύστημα πρέπει να συνδέει ταυτόχρονα LiDAR, κάμερες βάθους, μια μονάδα IMU, περισσότερους από 12 κινητήρες συνδέσμων και πολλαπλούς αισθητήρες, απαιτώντας έναν ελεγκτή με εκτεταμένους βιομηχανικούς πόρους εισόδου/εξόδου.
Περιορισμοί εξαιρετικά συμπαγούς χώρου:Ο χώρος μέσα στον κορμό του ρομπότ και στα διαμερίσματα των αρθρώσεων είναι εξαιρετικά περιορισμένος. Ο ελεγκτής πρέπει να παρέχει την απαιτούμενη απόδοση σε μια εξαιρετικά λεπτή, συμπαγή μορφή, αφήνοντας περισσότερο χώρο για μπαταρίες, αισθητήρες και άλλες λειτουργικές μονάδες.
Ανθεκτική αντοχή σε κραδασμούς και κραδασμούς:Κατά τη διάρκεια του τρεξίματος, του άλματος και της διάσχισης εμποδίων, το ρομπότ εκτίθεται συνεχώς σε σοβαρούς κραδασμούς και κραδασμούς. Συνεπώς, απαιτείται ενσωματωμένος σχεδιασμός σε επίπεδο πλακέτας για την αποφυγή χαλάρωσης των συνδέσμων λόγω κραδασμών.
Ελαφρύς Υπολογισμός Τεχνητής Νοημοσύνης Edge:Ο ελεγκτής απαιτεί επίσης δυνατότητα συμπερασμάτων με τεχνητή νοημοσύνη (AI) για την εκτέλεση ελαφρών αλγορίθμων για αναγνώριση εδάφους, δυναμική αποφυγή εμποδίων και παρόμοιες έξυπνες λειτουργίες.
Λύση APQ
Έλεγχος κίνησης ακριβείας με συγχρονισμό 36 αξόνων:Το TER30R-A2 τροφοδοτείται από έναν οκταπύρηνο επεξεργαστή Rockchip RK3588 64-bit με ενσωματωμένη NPU 6 TOPS. Υποστηρίζει συγχρονισμένο έλεγχο έως και 36 αξόνων. Σε συχνότητα ελέγχου 1.000 Hz, το jitter του συστήματος παραμένει κάτω από 20 μs. Είτε συντονίζετε πολλαπλές αρθρώσεις κατά τη λειτουργία, είτε εκτελείτε γρήγορες στροφές είτε διασχίζετε σύνθετο έδαφος, ο ελεγκτής προσφέρει ακριβή και ομαλό έλεγχο κίνησης, παρέχοντας μια σταθερή και αξιόπιστη βάση για δυναμικές λειτουργίες τετραπόδων ρομπότ.
Πλούσιο I/O για ενσωμάτωση πολλαπλών συσκευών:Το TER30R-A2 διαθέτει μια ειδικά σχεδιασμένη αρχιτεκτονική εισόδου/εξόδου για τετραπόδαρα ρομποτικά συστήματα, ενοποιώντας αρθρώσεις, συσκευές αντίληψης, βιομηχανικά δίκτυα και διεπαφές ενεργοποιητών σε έναν μόνο ελεγκτή. · 4 × θύρες CAN FD: Άμεση σύνδεση με περισσότερους από 12 κινητήρες αρθρώσεων και τα συστήματα κίνησης τους για συγχρονισμένο έλεγχο πολλαπλών αξόνων υψηλής ακρίβειας. · 3 × θύρες Gigabit Ethernet: Υποστήριξη EtherCAT για ντετερμινιστική, βιομηχανική επικοινωνία Ethernet σε πραγματικό χρόνο. · 1 × θύρα 2.5GbE + 1 × θύρα GbE: Η θύρα 2.5GbE παρέχει διασύνδεση υψηλής ταχύτητας με τον ελεγκτή αντίληψης, ενώ η θύρα GbE υποστηρίζει είσοδο δεδομένων LiDAR point-cloud. · 8 × διεπαφές USB (3 × USB 5Gbps Type-C, 1 × USB 2.0 Type-C και 4 × εσωτερικές κεφαλές USB 2.0): Υποστηρίζει ταυτόχρονη σύνδεση LiDAR, καμερών βάθους, εργαλείων θέσης σε λειτουργία και άλλων περιφερειακών συσκευών. · 4 × σειριακές θύρες RS-232/RS-485 με δυνατότητα εναλλαγής: Αξιόπιστη συνδεσιμότητα για IMU, υπερηχητικούς αισθητήρες και άλλα περιφερειακά. · 8 × GPIO + 2 × PWM κανάλια: Ευέλικτη επέκταση για έλεγχο φωτισμού, εξόδους συναγερμού και άλλες διεπαφές ενεργοποιητών. · 1 × έξοδος HDMI + 1 × διεπαφή ήχου: Βολικό για τοπική θέση σε λειτουργία και οπτικοποίηση κατάστασης.
Εξαιρετικά συμπαγής σχεδιασμός για ευέλικτη ενσωμάτωση:Με διαστάσεις μόλις 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, το χειριστήριο είναι εξαιρετικά συμπαγές, με πάχος περίπου ίσο με τη διάμετρο ενός νομίσματος. Το περίβλημα από αλουμίνιο υποστηρίζει τοποθέτηση σε βάση στήριξης και μπορεί να ενσωματωθεί εύκολα στον κορμό ή στα διαμερίσματα των αρθρώσεων του ρομπότ, εξοικονομώντας πολύτιμο χώρο για μπαταρίες, αισθητήρες και άλλες μονάδες. Ο ενσωματωμένος σχεδιασμός αποθήκευσης και μνήμης εξαλείφει τους κινδύνους χαλάρωσης των συνδέσμων που προκαλούνται από κραδασμούς, εξασφαλίζοντας σταθερή λειτουργία κατά τη διάρκεια δυναμικής λειτουργίας και αποστολών σε πολύπλοκο έδαφος.
Ασύρματη επέκταση για ποικίλες αναπτύξεις:Ο ελεγκτής παρέχει μια υποδοχή M.2 Key-B (USB 5Gbps, παράγοντες μορφής 3042/3052, με υποδοχή Nano-SIM) για μονάδες 4G/5G, καθώς και μια υποδοχή M.2 Key-E (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) για μονάδες Wi-Fi/Bluetooth. Είτε αναπτύσσεται σε απομακρυσμένους υποσταθμούς είτε για περιπολίες αστικών βιομηχανικών πάρκων, επιτρέπει τη συνδεσιμότητα σε πραγματικό χρόνο με πλατφόρμες cloud και κέντρα εντολών.
Αξιοπιστία βιομηχανικού επιπέδου για δυναμικές λειτουργίες υψηλής έντασης:Το TER30R-A2 έχει σχεδιαστεί για περιβάλλοντα κινητών ρομπότ με υψηλούς κραδασμούς και κραδασμούς, παρέχοντας παράλληλα λειτουργία σε ευρείες θερμοκρασίες, είσοδο ισχύος ευρείας τάσης και βολική συντήρηση επί τόπου. · Θερμοκρασία λειτουργίας: -10°C έως 50°C· θερμοκρασία αποθήκευσης: -40°C έως 80°C. · Επικυρωμένο μέσω δοκιμών τυχαίας δόνησης 3G και κραδασμών 30G για αξιόπιστη λειτουργία κατά το τρέξιμο, το άλμα και την υπέρβαση εμποδίων. · Η είσοδος ευρείας εμβέλειας 12-28 VDC υποστηρίζει συστήματα μπαταριών ρομπότ με διαφορετικές ονομαστικές τάσεις. · Ο μπροστινός πίνακας ενσωματώνει διακόπτη λειτουργίας, κουμπί αποκατάστασης συστήματος, κουμπί επαναφοράς συστήματος και δείκτες κατάστασης για αποτελεσματική θέση σε λειτουργία και συντήρηση επί τόπου.
Επιτεύγματα αξίας:
Ακριβής και ομαλός έλεγχος κίνησης:Ένας βρόχος ελέγχου 1.000 Hz με jitter συστήματος κάτω από 20 μs επιτρέπει τον συγχρονισμένο έλεγχο 36 αξόνων, οδηγώντας με ακρίβεια τους κινητήρες των αρθρώσεων για φυσική λειτουργία, άλματα και στροφές, διατηρώντας παράλληλα σταθερή στάση σε πολύπλοκο έδαφος.
Ενσωμάτωση πολλαπλών συσκευών "όλα σε ένα":4 × CAN FD, 3 × Ethernet με δυνατότητα EtherCAT, 8 × USB και 4 × σειριακές θύρες επιτρέπουν την άμεση ενσωμάτωση κινητήρων αρθρώσεων, LiDAR, καμερών βάθους, IMU και άλλων συσκευών χωρίς πρόσθετες μονάδες επέκτασης, απλοποιώντας σημαντικά την αρχιτεκτονική του συστήματος..
Η συμπαγής ανάπτυξη ελευθερώνει πολύτιμο χώρο:Ο εξαιρετικά συμπαγής σχεδιασμός του ρομπότ διαστάσεων 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm χωράει εύκολα μέσα στον κορμό του, αφήνοντας περισσότερο χώρο για μπαταρίες, αισθητήρες και άλλες λειτουργικές μονάδες.
Σταθερό και αξιόπιστο υπό κίνηση υψηλής έντασης:Ο ενσωματωμένος σχεδιασμός σε επίπεδο πλακέτας ελαχιστοποιεί τους κινδύνους σύνδεσης που σχετίζονται με τους κραδασμούς, ενώ η επικύρωση κραδασμών 3G και κραδασμών 30G εξασφαλίζει αξιόπιστη λειτουργία κατά το τρέξιμο, το άλμα και την υπέρβαση εμποδίων.
Ελαφριά υπολογιστική τεχνητής νοημοσύνης edge:Η ενσωματωμένη μονάδα επεξεργασίας εικόνας 6 TOPS υποστηρίζει ελαφριά ανάλυση AI άκρων για αναγνώριση εδάφους, δυναμική αποφυγή εμποδίων και παρόμοιες λειτουργίες, παρέχοντας την υπολογιστική βάση για την εξέλιξη των τετράποδων ρομπότ από την αυτόνομη μετακίνηση στην αυτόνομη λήψη αποφάσεων.
