Biomimeettisen liikkumisen ja erinomaisen sopeutumiskyvyn ansiosta monimutkaiseen maastoon nelijalkaisia robotteja otetaan nopeasti käyttöön sähkönjakelun tarkastuksissa, yleisen turvallisuuden partioinnissa, palontorjunnassa ja pelastustehtävissä sekä teollisuuspuistojen valvonnassa. Käytännön sovelluksissa niiden liikkeenohjausjärjestelmät kohtaavat kuitenkin useita haasteita. Ohjaimen on pysyttävä vakaana korkeataajuisen tärinän ja äkillisten asennonmuutosten aikana, synkronoitava yli 12 nivelmoottoria suurella tarkkuudella ja sovitettava suurteholaskenta erittäin rajoitettuun ruumiinonteloon, jossa jokainen millimetri on tärkeä.
Useiden tuotearviointikierrosten ja tiukkojen kenttätestien jälkeen asiakas valitsi APQ TER30R-A2 -älykkään pikkuaivo-ohjaimen seuraavan sukupolven nelijalkaisen robottinsa ydinliikkeenohjausyksiköksi.
Asiakkaan haaste
Kovaan reaaliaikaiseen liikkeenohjaukseen liittyvät vaatimukset:Juokseminen, hyppiminen ja kääntyminen asettavat tiukat säätösyklivaatimukset. 1 000 Hz:n ohjaustaajuudella järjestelmän jitterin on pysyttävä alle 20 μs:n, jotta varmistetaan tarkka ja sujuva synkronointi useiden nivelten välillä.
Monirajapintalaitteiden integrointiJärjestelmän on samanaikaisesti yhdistettävä LiDAR, syvyyskamerat, IMU, yli 12 nivelmoottoria ja useita antureita, mikä vaatii ohjaimen, jolla on laajat teollisuuskäyttöön tarkoitetut I/O-resurssit.
Erittäin kompaktit tilarajoitukset:Robotin rungon ja nivelosastojen sisällä on erittäin vähän tilaa. Ohjaimen on tarjottava vaadittu suorituskyky erittäin ohuessa ja kompaktissa muodossa, jolloin akuille, antureille ja muille toiminnallisille moduuleille jää enemmän tilaa.
Kestävä tärinän- ja iskunkestävyys:Juostessa, hypätessä ja esteiden ylittäessä robotti altistuu jatkuvasti voimakkaalle tärinälle ja iskuille. Siksi tarvitaan piirilevytason integroitu suunnittelu, joka estää liittimien löystymisen tärinän vaikutuksesta.
Kevyt reunalaskennan tekoälyllä:Ohjain tarvitsee myös reunalaskennan tekoälyn päättelykyvyn kevyiden algoritmien suorittamiseen maaston tunnistamiseen, dynaamiseen esteiden välttämiseen ja vastaaviin älykkäisiin toimintoihin.
APQ-ratkaisu
Tarkka liikkeenohjaus 36-akselisella synkronoinnilla:TER30R-A2:ssa on kahdeksanytiminen 64-bittinen Rockchip RK3588 -prosessori ja integroitu 6 TOPS NPU. Se tukee jopa 36 akselin synkronoitua ohjausta. 1 000 Hz:n ohjaustaajuudella järjestelmän jitter pysyy alle 20 μs:n. Olipa kyseessä useiden nivelten koordinointi ajon aikana, nopeiden käännösten suorittaminen tai monimutkaisen maaston läpi kulkeminen, ohjain tarjoaa tarkan ja tasaisen liikkeenohjauksen, mikä tarjoaa vakaan ja luotettavan perustan dynaamisille neliosaisille robottitoiminnoille.
Runsas I/O useiden laitteiden integrointiin:TER30R-A2:ssa on neliosaisille robottijärjestelmille suunniteltu I/O-arkkitehtuuri, joka yhdistää nivelkäyttöjä, havaintolaitteita, teollisuusverkkoja ja toimilaiteliitäntöjä yhteen ohjaimeen. · 4 × CAN FD -porttia: Suora yhteys yli 12 nivelmoottoriin ja niiden käyttöjärjestelmiin erittäin tarkkaa moniakselista synkronoitua ohjausta varten. · 3 × Gigabit Ethernet -porttia: EtherCAT-tuki deterministiselle, reaaliaikaiselle teolliselle Ethernet-tiedonsiirrolle. · 1 × 2,5 GbE-portti + 1 × GbE-portti: 2,5 GbE-portti tarjoaa nopean yhteyden havainnointiohjaimeen, kun taas GbE-portti tukee LiDAR-pistepilvidatan syöttöä. · 8 × USB-liitäntää (3 × USB 5 Gbps Type-C, 1 × USB 2.0 Type-C ja 4 × sisäistä USB 2.0 -liitäntää): Tukee LiDARin, syvyyskameroiden, käyttöönottotyökalujen ja muiden oheislaitteiden samanaikaista liitäntää. · 4 × vaihdettavaa RS-232/RS-485-sarjaporttia: Luotettava liitettävyys IMUille, ultraääniantureille ja muille oheislaitteille. · 8 × GPIO + 2 × PWM-kanavaa: Joustava laajennus valaistuksen ohjaukseen, hälytyslähtöihin ja muihin toimilaiteliitäntöihin. · 1 × HDMI-lähtö + 1 × ääniliitäntä: Kätevä paikalliseen käyttöönottoon ja tilan visualisointiin.
Erittäin kompakti muotoilu joustavaa integrointia varten:Ohjain on kooltaan vain 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, joten se on poikkeuksellisen kompakti ja paksuudeltaan suunnilleen kolikon halkaisijan kokoinen. Sen täysalumiininen kotelo tukee kiinnikkeiden kiinnittämistä ja se voidaan integroida helposti robotin runkoon tai nivelosastoihin, mikä säästää arvokasta tilaa akuille, antureille ja muille moduuleille. Sisäänrakennettu tallennustila ja muisti eliminoivat tärinän aiheuttamat liittimien löystymisriskit ja varmistavat vakaan toiminnan dynaamisen ajon ja monimutkaisen maaston tehtävien aikana.
Langaton laajennus monipuolisiin käyttöönottoihin:Ohjaimessa on M.2 Key-B -paikka (USB 5 Gbps, 3042/3052-kokotekijät, Nano-SIM-korttipaikalla) 4G/5G-moduuleille sekä M.2 Key-E -paikka (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) Wi-Fi/Bluetooth-moduuleille. Se mahdollistaa reaaliaikaisen yhteyden pilvialustoihin ja komentokeskuksiin sekä etäasemilla että kaupunkien teollisuuspuistojen partioinnissa.
Teollisuusluokan luotettavuus erittäin vaativiin dynaamisiin operaatioihin:TER30R-A2 on suunniteltu liikkuville robottiympäristöille, joissa esiintyy voimakasta tärinää ja iskuja, ja se tarjoaa toiminnan laajassa lämpötila-alueella, laajan jännitesyöttöalueen ja kätevän paikan päällä tapahtuvan huollon. · Käyttölämpötila: -10 °C - 50 °C; säilytyslämpötila: -40 °C - 80 °C. · Validoitu 3G-satunnaisella tärinätestillä ja 30G-iskutestillä luotettavan toiminnan varmistamiseksi juoksun, hyppimisen ja esteiden ylittämisen aikana. · 12–28 VDC:n laaja-alainen tulojännite tukee robottiakkujärjestelmiä, joilla on eri jännitearvot. · Etupaneelissa on virtakytkin, järjestelmän palautuspainike, järjestelmän nollauspainike ja tilan merkkivalot tehokasta käyttöönottoa ja huoltoa varten paikan päällä.
Arvokkaat saavutukset:
Tarkka ja sujuva liikkeenohjaus:1 000 Hz:n ohjaussilmukka, jonka järjestelmävärähtely on alle 20 μs, mahdollistaa synkronoidun 36-akselisen ohjauksen, joka ohjaa nivelmoottoreita tarkasti luonnollista juoksua, hyppyä ja kääntymistä varten samalla, kun käyttäjä säilyttää vakaan asennon monimutkaisessa maastossa.
Monipuolinen laiteintegraatio:4 × CAN FD, 3 × EtherCAT-yhteensopiva Ethernet, 8 × USB ja 4 × sarjaporttia mahdollistavat nivelmoottoreiden, LiDARin, syvyyskameroiden, IMUjen ja muiden laitteiden suoran integroinnin ilman lisälaajennusmoduuleja, mikä yksinkertaistaa järjestelmäarkkitehtuuria merkittävästi..
Kompakti käyttöönotto vapauttaa arvokasta tilaa:Erittäin kompakti 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm:n kokoinen rakenne sopii helposti robotin rungon sisään, mikä jättää enemmän tilaa akuille, antureille ja muille toiminnallisille moduuleille.
Vakaa ja luotettava voimakkaassa liikkeessä:Levytasolle integroitu rakenne minimoi tärinästä johtuvat liitäntäriskit, ja 3G-tärinän ja 30G-iskunvahvistus takaavat luotettavan toiminnan juostessa, hyppiessä ja esteiden ylittämisessä.
Kevyt reunalaskennan tekoäly:Integroitu 6 TOPS NPU tukee kevyttä reunalaskennan tekoälyyn perustuvaa päättelyä maaston tunnistukseen, dynaamiseen esteiden välttämiseen ja vastaaviin toimintoihin, tarjoten laskennallisen perustan nelijalkaisten robottien kehittymiselle autonomisesta liikkumisesta autonomiseen päätöksentekoon.
