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Étude de cas d'application : APQ TER30R-A2 pour un robot quadrupède

Étude de cas d'application : APQ TER30R-A2 pour un robot quadrupède

Étude de cas d'application : APQ TER30R-A2 pour un robot quadrupède

Grâce à leur locomotion biomimétique et à leur grande capacité d'adaptation aux terrains complexes, les robots quadrupèdes sont rapidement adoptés pour l'inspection des réseaux électriques, les patrouilles de sécurité publique, la lutte contre les incendies et les opérations de sauvetage, ainsi que la surveillance des zones industrielles. Cependant, lors de leurs déploiements en conditions réelles, leurs systèmes de contrôle de mouvement sont confrontés à de nombreux défis. Le contrôleur doit rester stable malgré des vibrations à haute fréquence et des changements de posture brusques, synchroniser avec une grande précision plus de 12 moteurs articulaires et intégrer des capacités de calcul haute performance dans un espace corporel extrêmement restreint où chaque millimètre compte.

Après plusieurs cycles d'évaluation de produits et des tests rigoureux sur le terrain, le client a sélectionné le contrôleur de mouvement « cervelet » à intelligence incarnée APQ TER30R-A2 comme unité de contrôle de mouvement principale pour son robot quadrupède de nouvelle génération.

Défi client

  • Exigences strictes en matière de contrôle de mouvement en temps réel :La course, le saut et les virages imposent des exigences strictes en matière de cycle de contrôle. À une fréquence de contrôle de 1 000 Hz, la gigue du système doit rester inférieure à 20 µs afin de garantir une synchronisation précise et fluide entre plusieurs articulations.
  • Intégration de périphériques multi-interfacesLe système doit connecter simultanément un LiDAR, des caméras de profondeur, une centrale inertielle, plus de 12 moteurs d'articulation et de multiples capteurs, ce qui nécessite un contrôleur doté de ressources d'E/S industrielles importantes.
  • Contraintes d'espace ultra-compact :L'espace à l'intérieur du torse et des articulations du robot est extrêmement limité. Le contrôleur doit offrir les performances requises dans un format ultra-mince et compact, libérant ainsi de la place pour les batteries, les capteurs et autres modules fonctionnels.
  • Résistance robuste aux vibrations et aux chocs :Lors de la course, des sauts et du franchissement d'obstacles, le robot est constamment soumis à de fortes vibrations et à des chocs. Une conception intégrée au niveau de la carte est donc nécessaire pour éviter que les connecteurs ne se desserrent sous l'effet des vibrations.
  • Informatique IA légère en périphérie :Le contrôleur nécessite également une capacité d'inférence IA périphérique pour exécuter des algorithmes légers de reconnaissance de terrain, d'évitement dynamique d'obstacles et autres fonctions intelligentes similaires.
四足机器狗

Solution APQ

Système d'alimentation TER30R-A2
  • Contrôle de mouvement de précision avec synchronisation sur 36 axes :Le TER30R-A2 est équipé d'un processeur octocœur 64 bits Rockchip RK3588 avec une unité de traitement réseau (NPU) intégrée de 6 TOPS. Il prend en charge le contrôle synchronisé de jusqu'à 36 axes. À une fréquence de contrôle de 1 000 Hz, la gigue du système reste inférieure à 20 µs. Qu'il s'agisse de coordonner plusieurs articulations en mouvement, d'effectuer des virages rapides ou de franchir des terrains complexes, le contrôleur assure une maîtrise précise et fluide des mouvements, offrant ainsi une base stable et fiable pour les opérations dynamiques des robots quadrupèdes.
  • E/S riches pour l'intégration multi-appareils :Le TER30R-A2 est doté d'une architecture d'E/S spécialement conçue pour les systèmes de robots quadrupèdes, regroupant les entraînements articulaires, les dispositifs de perception, les réseaux industriels et les interfaces d'actionneurs dans un seul contrôleur.
    · 4 ports CAN FD : Connexion directe à plus de 12 moteurs d'articulation et à leurs systèmes d'entraînement pour un contrôle synchronisé multi-axes de haute précision.
    · 3 ports Ethernet Gigabit : prise en charge EtherCAT pour une communication Ethernet industrielle déterministe et en temps réel.
    · 1 port 2,5GbE + 1 port GbE : Le port 2,5GbE assure une interconnexion à haut débit avec le contrôleur de perception, tandis que le port GbE prend en charge l'entrée de données de nuage de points LiDAR.
    · 8 interfaces USB (3 × USB 5 Gbit/s Type-C, 1 × USB 2.0 Type-C et 4 × connecteurs USB 2.0 internes) : Prise en charge de la connexion simultanée de LiDAR, de caméras de profondeur, d’outils de mise en service et d’autres périphériques.
    · 4 ports série RS-232/RS-485 commutables : connectivité fiable pour les IMU, les capteurs ultrasoniques et autres périphériques.
    · 8 × GPIO + 2 × canaux PWM : Extension flexible pour le contrôle de l’éclairage, les sorties d’alarme et d’autres interfaces d’actionneurs.
    · 1 sortie HDMI + 1 interface audio : pratique pour la mise en service locale et la visualisation de l'état.
  • Conception ultra-compacte pour une intégration flexible :Mesurant seulement 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, le contrôleur est exceptionnellement compact, avec une épaisseur équivalente au diamètre d'une pièce de monnaie. Son boîtier entièrement en aluminium permet une fixation par support et s'intègre facilement au torse du robot ou aux compartiments articulaires, préservant ainsi un espace précieux pour les batteries, les capteurs et autres modules. La conception intégrée du stockage et de la mémoire élimine les risques de desserrage des connecteurs dus aux vibrations, garantissant un fonctionnement stable lors de déplacements dynamiques et de missions sur terrains complexes.
  • Extension sans fil pour des déploiements diversifiés :Le contrôleur est doté d'un emplacement M.2 Key-B (USB 5 Gbit/s, formats 3042/3052, avec un emplacement Nano-SIM) pour les modules 4G/5G, ainsi que d'un emplacement M.2 Key-E (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) pour les modules Wi-Fi/Bluetooth. Qu'il soit déployé dans des sous-stations isolées ou pour la surveillance de zones industrielles urbaines, il assure une connectivité en temps réel aux plateformes cloud et aux centres de commandement.
  • Fiabilité de niveau industriel pour les opérations dynamiques à haute intensité :Le TER30R-A2 est conçu pour les environnements de robots mobiles soumis à des vibrations et des chocs importants, tout en offrant un fonctionnement à large plage de températures, une entrée d'alimentation à large tension et une maintenance sur site pratique.
    • Température de fonctionnement : -10 °C à 50 °C ; température de stockage : -40 °C à 80 °C.
    • Validé par des tests de vibrations aléatoires 3G et de chocs 30G pour un fonctionnement fiable pendant la course, le saut et le franchissement d'obstacles.
    · L'entrée à large plage de 12 à 28 V CC prend en charge les systèmes de batteries de robots avec différentes tensions nominales.
    · Le panneau avant intègre un interrupteur d'alimentation, un bouton de récupération du système, un bouton de réinitialisation du système et des indicateurs d'état pour une mise en service et une maintenance efficaces sur site.

Réalisations en matière de valeurs :

  • Contrôle précis et fluide des mouvements :Une boucle de contrôle de 1 000 Hz avec une gigue système inférieure à 20 µs permet un contrôle synchronisé sur 36 axes, pilotant avec précision les moteurs des articulations pour une course, un saut et un virage naturels tout en maintenant une posture stable sur des terrains complexes.
  • Intégration multi-appareils tout-en-un :4 ports CAN FD, 3 ports Ethernet compatibles EtherCAT, 8 ports USB et 4 ports série permettent l'intégration directe de moteurs d'articulation, de LiDAR, de caméras de profondeur, d'IMU et d'autres dispositifs sans modules d'extension supplémentaires, simplifiant considérablement l'architecture du système..
  • Un déploiement compact libère un espace précieux :Son format ultra-compact de 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm s'intègre facilement à l'intérieur du torse du robot, laissant plus de place pour les batteries, les capteurs et autres modules fonctionnels.
  • Stable et fiable même en cas de mouvements de haute intensité :La conception intégrée au niveau de la carte minimise les risques de connexion liés aux vibrations, tandis que la validation des vibrations 3G et des chocs 30G garantit un fonctionnement fiable pendant la course, les sauts et le franchissement d'obstacles.
  • Calcul IA léger en périphérie :L'unité de traitement réseau (NPU) intégrée de 6 TOPS prend en charge l'inférence IA légère en périphérie pour la reconnaissance du terrain, l'évitement dynamique des obstacles et des fonctions similaires, fournissant la base informatique permettant aux robots quadrupèdes d'évoluer de la locomotion autonome à la prise de décision autonome.
Appareil photo TER30R-A2
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