Estudo de caso de aplicación: APQ TER30R-A2 para un robot cuadrúpede
Coa súa locomoción biomimética e a súa forte adaptabilidade a terreos complexos, os robots cuadrúpedes están a adoptarse rapidamente para a inspección de enerxía, as patrullas de seguridade pública, a extinción de incendios e o rescate, e a vixilancia de parques industriais. Non obstante, nos despregamentos do mundo real, os seus sistemas de control de movemento enfróntanse a múltiples desafíos. O controlador debe permanecer estable baixo vibracións de alta frecuencia e cambios bruscos de postura, sincronizar máis de 12 motores articulares con alta precisión e axustar a computación de alto rendemento nunha cavidade corporal altamente restrinxida onde cada milímetro de espazo importa.
Tras varias roldas de avaliación do produto e rigorosas probas de campo, o cliente seleccionou o controlador de "cerebelo" de control de movemento con intelixencia incorporada APQ TER30R-A2 como a unidade central de control de movemento para o seu robot cuadrúpede de próxima xeración.
Desafío do cliente
Requisitos de control de movemento en tempo real:Correr, saltar e xirar impoñen requisitos estritos de ciclo de control. A unha frecuencia de control de 1000 Hz, a fluctuación do sistema debe permanecer por debaixo de 20 μs para garantir unha sincronización precisa e fluida entre múltiples articulacións.
Integración de dispositivos multiinterfaceO sistema debe conectar simultaneamente LiDAR, cámaras de profundidade, unha IMU, máis de 12 motores articulares e varios sensores, o que require un controlador con amplos recursos de E/S industriais.
Restricións de espazo ultracompacto:O espazo dentro do torso do robot e dos compartimentos das articulacións é extremadamente limitado. O controlador debe ofrecer o rendemento requirido nun formato ultrafino e compacto, deixando máis espazo para baterías, sensores e outros módulos funcionais.
Resistencia robusta a vibracións e golpes:Durante a carreira, os saltos e o atravesamento de obstáculos, o robot está continuamente exposto a vibracións e golpes intensos. Polo tanto, requírese un deseño integrado a nivel de placa para evitar que os conectores se afrouxen debido ás vibracións.
Computación lixeira con IA perimetral:O controlador tamén require capacidade de inferencia de IA perimetral para executar algoritmos lixeiros para o recoñecemento do terreo, a evitación dinámica de obstáculos e funcións intelixentes similares.
Solución APQ
Control de movemento de precisión con sincronización de 36 eixes:O TER30R-A2 está alimentado por un procesador Rockchip RK3588 de oito núcleos e 64 bits cunha NPU de 6 TOPS integrada. Admite o control sincronizado de ata 36 eixes. Cunha frecuencia de control de 1000 Hz, a fluctuación do sistema mantense por debaixo dos 20 μs. Tanto se se coordinan varias articulacións durante a carreira, se se executan xiros rápidos ou se se percorren terreos complexos, o controlador ofrece un control de movemento preciso e suave, o que proporciona unha base estable e fiable para as operacións dinámicas de robots cuadrúpedes.
E/S enriquecida para a integración de varios dispositivos:O TER30R-A2 presenta unha arquitectura de E/S deseñada especificamente para sistemas robóticos cuadrúpedes, consolidando accionamentos conxuntos, dispositivos de percepción, redes industriais e interfaces de actuadores nun único controlador. · 4 × portos CAN FD: Conexión directa a máis de 12 motores articulares e os seus sistemas de accionamento para un control sincronizado multieixe de alta precisión. · 3 × portos Gigabit Ethernet: compatibilidade con EtherCAT para a comunicación Ethernet industrial determinista e en tempo real. · 1 porto de 2,5 GbE + 1 porto GbE: o porto de 2,5 GbE proporciona interconexión de alta velocidade co controlador de percepción, mentres que o porto GbE admite a entrada de datos de nube de puntos LiDAR. · 8 interfaces USB (3 USB de 5 Gbps tipo C, 1 USB 2.0 tipo C e 4 connectores USB 2.0 internos): admiten a conexión simultánea de LiDAR, cámaras de profundidade, ferramentas de posta en servizo e outros periféricos. · 4 portos serie RS-232/RS-485 conmutables: conectividade fiable para IMU, sensores ultrasónicos e outros periféricos. · 8 × canais GPIO + 2 × canais PWM: Expansión flexible para o control da iluminación, saídas de alarma e outras interfaces de actuadores. · 1 × saída HDMI + 1 × interface de audio: Cómodo para a posta en servizo local e a visualización do estado.
Deseño ultracompacto para unha integración flexible:Cunhas dimensións de só 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, o controlador é excepcionalmente compacto, cun grosor aproximadamente igual ao diámetro dunha moeda. A súa carcasa totalmente de aluminio admite a montaxe de soportes e pódese integrar facilmente no torso do robot ou nos compartimentos das articulacións, o que conserva un valioso espazo para baterías, sensores e outros módulos. O deseño de memoria e almacenamento integrado a bordo elimina os riscos de afrouxamento dos conectores causados pola vibración, o que garante un funcionamento estable durante a execución dinámica e as misións en terreos complexos.
Expansión sen fíos para diversas implementacións:O controlador proporciona unha ranura M.2 Key-B (USB 5 Gbps, formato 3042/3052, cunha ranura Nano-SIM) para módulos 4G/5G, así como unha ranura M.2 Key-E (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) para módulos Wi-Fi/Bluetooth. Tanto se se desprega en subestacións remotas como para patrullas de parques industriais urbanos, permite a conectividade en tempo real a plataformas na nube e centros de mando.
Fiabilidade de grao industrial para operacións dinámicas de alta intensidade:O TER30R-A2 está deseñado para entornos de robots móbiles con altas vibracións e impactos, ao tempo que proporciona un funcionamento a amplas temperaturas, unha entrada de alimentación de ampla tensión e un cómodo mantemento in situ. · Temperatura de funcionamento: de -10 °C a 50 °C; temperatura de almacenamento: de -40 °C a 80 °C. · Validado mediante vibración aleatoria 3G e probas de impacto de 30G para un funcionamento fiable durante a carreira, os saltos e a superación de obstáculos. · A entrada de amplo rango de 12-28 V CC admite sistemas de baterías de robot con diferentes clasificacións de tensión. · O panel frontal integra un interruptor de alimentación, un botón de recuperación do sistema, un botón de reinicio do sistema e indicadores de estado para unha posta en servizo e un mantemento eficientes in situ.
Logros de valor:
Control de movemento preciso e suave:Un bucle de control de 1000 Hz cunha fluctuación do sistema inferior a 20 μs permite un control sincronizado de 36 eixes, accionando con precisión os motores articulares para correr, saltar e xirar de forma natural, mantendo unha postura estable en terreos complexos.
Integración multidispositivo todo en un:4 portos CAN FD, 3 portos Ethernet compatibles con EtherCAT, 8 portos USB e 4 portos serie permiten a integración directa de motores articulares, LiDAR, cámaras de profundidade, IMU e outros dispositivos sen módulos de expansión adicionais, o que simplifica significativamente a arquitectura do sistema..
A implementación compacta libera espazo valioso:O factor de forma ultracompacto de 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm encaixa facilmente dentro do torso do robot, deixando máis espazo para baterías, sensores e outros módulos funcionais.
Estable e fiable en movementos de alta intensidade:O deseño integrado a nivel de placa minimiza os riscos de conexión relacionados coa vibración, mentres que a validación de vibración 3G e choque 30G garante un funcionamento fiable durante a carreira, os saltos e a superación de obstáculos.
Computación lixeira de IA perimetral:A NPU 6 TOPS integrada admite a inferencia lixeira de IA perimetral para o recoñecemento do terreo, a evitación dinámica de obstáculos e funcións similares, o que proporciona a base informática para que os robots cuadrúpedes evolucionen da locomoción autónoma á toma de decisións autónoma.
