Az APQ zászlóshajójának számító TER40J-A6 megtestesült intelligenciavezérlő egy kétlábú humanoid robotalkalmazásban
A kétlábú humanoid robotok a megtestesült intelligencia technológiák csúcspontját képviselik. Emberszerű formájuk lehetővé teszi a zökkenőmentes alkalmazkodást az emberi munkakörnyezethez, széles körű alkalmazási lehetőségeket kínálva számukra az ipari termelésben, a kereskedelmi szolgáltatásokban és a különleges műveletekben. A kétlábú szerkezet által támasztott dinamikus egyensúlyi kihívások azonban sokkal magasabb követelményeket támasztanak az alapvető vezérlőrendszerrel szemben, mint más robotformák – milliszekundumok alatt kell végrehajtania az érzékelés, a döntéshozatal és az irányítás teljes zárt ciklusát.
Több körös értékelés és szigorú terepi validáció után az ügyfél végül az APQ zászlóshajójának számító, megtestesült intelligenciájú vezérlőjét, a TER40J-A6-ot választotta új generációs kétlábú humanoid robotjának központi vezérlőplatformjaként.
Ügyfélkihívás
Extrém mesterséges intelligencia számítástechnikai igény:A kétlábú humanoid robotnak valós időben, multimodális nagyméretű modelleket kell futtatnia a peremhálózaton, hogy olyan összetett mesterséges intelligencia alapú feladatokat hajtson végre, mint a környezetészlelés, a szemantikai megértés és a feladattervezés, amelyek ezerszeres szintű mesterséges intelligencia teljesítményt igényelnek.
Szinkronizált többcsatornás HD videófelvétel:A robotnak több HD kamerára van szüksége a 360 fokos környezetérzékeléshez, ami megköveteli a vezérlőtől, hogy több GMSL2 kamerainterfészt támogasson, valamint GNSS időszinkronizálási képességet.
Nagysebességű hálózatok és valós idejű ipari jelek együttes létezése:10 GbE osztályú hálózatépítést igényel a nagyméretű adatátvitelhez és a betanítási adatok kinyeréséhez, miközben támogatja az EtherCAT ipari valós idejű Ethernet protokollt a robot összes illesztési motorjának meghajtásához.
Valós idejű integrált nagy agy/kis agy szabályozás:A kétlábú járás rendkívül rövid mozgásvezérlési ciklusokat igényel. A hagyományos „elkülönített nagyagyú és kisagyú” architektúrák kommunikációs késleltetése nem tudja kielégíteni a dinamikus kétlábú mozgás valós idejű követelményeit, ezért elengedhetetlen egy integrált számítási és vezérlő architektúra.
Gazdag ipari kommunikációs interfészek:A vezérlőnek egyidejűleg kell kapcsolódnia a szervomotorokhoz, erőérzékelőkhöz, IMU-khoz, LiDAR-okhoz és más eszközökhöz, ami több CAN FD csatornát, soros portokat, GPIO-t és egyéb kiterjedt interfészeket igényel.
Rezgésállóság nagy dinamikatartományú működéshez:A rendkívül dinamikus mozgások, például futás, ugrás és tánc során a kétlábú humanoid robot intenzív rezgésnek és ütéseknek van kitéve, ami megköveteli a vezérlőtől a kiemelkedő rezgéscsillapító kialakítást és a reteszelő interfészszerkezeteket.
APQ megoldás
2070 TFLOPS mesterséges intelligencia teljesítmény, a nagy agy és a kis agy funkcióinak integrálásával:A TER40J-A6 az NVIDIA Jetson Thor T5000 magmodullal van felszerelve, amely akár 2070 TFLOPS (FP4 ritka) mesterséges intelligencia teljesítményt nyújt. A Jetson AGX Orin platformhoz képest minőségi ugrást jelent – több CPU-maggal és körülbelül két-háromszoros CPU-teljesítménnyel. Ez a számítási teljesítményszint lehetővé teszi a kétlábú humanoid robotok számára, hogy nagyméretű látás-nyelvi modelleket, multimodális érzékelési modelleket és összetett feladattervezési algoritmusokat futtassanak valós időben a peremhálózaton, valóban lehetővé téve a teljes körű intelligens feldolgozást az „észleléstől” a „döntéshozatalig”.
8 GMSL2 kamerainterfész panorámaérzékeléshez:A TER40J-A6 alapfelszereltségként 8 GMSL2 kamerainterfésszel rendelkezik, és támogatja a GNSS időszinkronizálását. Ez a nyolc kamerainterfész közvetlenül több HD kamerához is csatlakoztatható, lehetővé téve a kétlábú humanoid robotok számára a 360 fokos holtterek nélküli környezetérzékelést. A GNSS időszinkronizálás biztosítja a precíz igazítást több képfolyam között, kiváló minőségű adattámogatást nyújtva az olyan alapvető funkciókhoz, mint a SLAM-térképezés, a célkövetés és a dinamikus akadályelkerülés.
Egységes számítási és irányítási architektúra, amely kiküszöböli a nagy agy/kis agy szétválasztását:A Jetson Thor platformra épülő TER40J-A6 a megtestesült intelligencia integrált nagy agy/kis agy vezérlőjének zászlóshajójaként pozicionált. Nemcsak a mesterséges intelligencia érzékelésének és döntéshozatalának „nagy agy” szerepét tölti be, hanem a valós idejű mozgásvezérlés „kis agy” szerepét is ellátja gazdag ipari kommunikációs interfészein keresztül, valóban megvalósítva az egységes nagy agy/kis agy kialakítást. Ez az architektúra alapvetően kiküszöböli a hagyományos „nagy agy + kis agy” elkülönített megoldásokban a kommunikációs késés által okozott vezérlési késleltetést, és szilárd hardveralapot biztosít a kétlábú mozgás rendkívül dinamikus valós idejű vezérléséhez.
Átfogó ipari kommunikációs frissítés több eszköz integrációjához:A TER40J-A6 átfogó interfészfrissítésen esett át a kétlábú humanoid robotalkalmazásokhoz: 2× 10GbE port + 4× független gigabites Ethernet port (néhány gigabites port támogatja az EtherCAT-et): A 10GbE portok lehetővé teszik a nagy modellek betanítási adatainak gyors kinyerését, kiváló minőségű anyagot biztosítva a folyamatos mesterséges intelligencia algoritmus iterációhoz és optimalizáláshoz. A gigabites portok dedikálhatók közös szervo kommunikációhoz, LiDAR hozzáféréshez és backend kommunikációhoz, lehetővé téve a forgalom torlódás nélküli szétválasztását; 4× CAN FD csatorna: Közvetlenül csatlakoznak a kétlábú humanoid robot közös szervohajtás-rendszeréhez a többtengelyes, nagy pontosságú szinkronizált vezérlés érdekében; 2× RS232/RS485 port: Stabilan csatlakoztathatók perifériák, például erőérzékelők és IMU-k; 16× GPIO csatorna: Bővíthető riasztási kimenetekkel, állapotjelzőkkel és egyéb működtető interfészekkel; További I2C, SPI, TTL, PPS_IN és 2× PWM interfészek a mélyreható testreszabási igények kielégítéséhez; 3× USB 10 Gbps + 1× USB 5 Gbps port nagy sebességű tárolók, ipari kamerák, hangmodulok, radarok, erőérzékelők és egyéb eszközök csatlakoztatásához; 1× HDMI kijelző interfész a helyi hibakereséshez és vizualizációhoz.
Teljes felületű rezgéscsillapító kialakítás a nagy dinamika érdekében:Rendkívül dinamikus mozgások, például futás, ugrás és tánc során a kétlábú humanoid robot vezérlője folyamatos, nagy intenzitású rezgésnek és ütéseknek van kitéve. A TER40J-A6 teljes láncú, szisztematikus rezgéscsillapító kialakítással rendelkezik az interfész szintjén: A GMSL kamera interfészek beépített reteszelő szerkezetekkel rendelkeznek, amelyek biztonságos csatlakozást biztosítanak több HD kamera számára intenzív mozgás közben; A hálózati interfészek Mini I/O formátumot alkalmaznak, és reteszelő mechanizmusokkal is rendelkeznek, amelyek kiváló rezgésállóságot biztosítanak a hagyományos RJ45 csatlakozókhoz képest; Az USB interfészek a portok körül fenntartott csavaros rögzítési helyeket biztosítanak, lehetővé téve a kábelek további megerősítését rögzítéssel; Ez a teljes interfészrendszer biztosítja, hogy a vezérlő stabilan támogassa a prototípus robotokat összetett, nagy dinamikusságú, nagy ütésű mozgások, például tánc és szaltózás végrehajtásában.
Vezeték nélküli bővítés és ipari szintű megbízhatóság:A TER40J-A6 egy M.2 Key-M foglalatot támogat NVMe SSD bővítéshez, egy M.2 Key-B foglalatot 4G/5G modulbővítéshez, és egy M.2 Key-E foglalatot Wi-Fi/Bluetooth modulbővítéshez. A kényelmes karbantartás és frissítés érdekében oldalt találhatóak a fenntartott hibakereső és flashelő interfészek, valamint egy SIM-kártya foglalat. A teljes egység mindössze 168,2 × 130 × 72,6 mm méretű, intelligens aktív ventilátorhűtést használ, támogatja a 12–28 VDC széles tápfeszültség-tartományt, -20 és 50°C közötti üzemi hőmérséklet-tartományt, valamint -40 és 80°C közötti tárolási hőmérséklet-tartományt kínál, és szigorú rezgés- és ütésteszteken esett át.
Értéknyeremény:
A számítástechnikai szűk keresztmetszet teljes áttörése:A 2070 TFLOPS-os, ultramagas MI-teljesítménynek köszönhetően a multimodális nagyméretű modellek valós időben futhatnak a peremhálózaton. Az olyan összetett MI-feladatok, mint a környezetészlelés, a szemantikai megértés és a feladattervezés, a válaszidő minőségi ugrást jelentett a hagyományos megoldásokhoz képest, hatékony számítási alapot biztosítva a kétlábú humanoid robotok számára, hogy a pusztán „járásra képes” robotoktól a „gondolkodásra és döntéshozatalra képes” robotokig fejlődjenek.
Egységes nagy agy és kis agy, közel nulla szabályozási késleltetés:A Jetson Thor platform integrált számítási és vezérlési architektúrája teljesen kiküszöböli a hagyományos „nagy agy + kis agy” elkülönített megoldások kommunikációs késleltetését. A kétlábú járás mozgásvezérlő parancsai nanoszekundumokon belül befejezhetik az érzékeléstől a végrehajtásig tartó ciklust, jelentősen javítva a járás stabilitását és a dinamikus válaszidőt.
Vakfoltmentes panorámaészlelés:A 8 GMSL2 kamerainterfész a GNSS időszinkronizációjával kombinálva lehetővé teszi több HD képfolyam precíz rögzítését és időbeli igazítását, így a robot 360 fokos érzékelési képessége képes lefedni a különféle forgatókönyvek igényeit, például az összetett terepfelismerést, a dinamikus akadályelkerülést és a célkövetést.
Nagy sebességű kommunikáció és valós idejű vezérlés:A 2 db 10 GbE port biztosítja a HD videók és érzékelési adatok nagy sebességű aggregációját, lehetővé téve a betanítási adatok gyors kinyerését nagy modellekhez, és támogatva a folyamatos mesterséges intelligencia algoritmus optimalizálást. A 4 db GbE port támogatja az EtherCAT-et, ami lehetővé teszi az ízületmotorok mikroszekundum szintű valós idejű vezérlését.
Teljes felületű rezgéscsillapító védelem nagy dinamika igényű feladatokhoz:Több rezgéscsillapító intézkedés – beleértve a reteszelő GMSL csatlakozókat, a reteszelő Mini I/O hálózati portokat és az USB interfészek körüli csavaros rögzítési pontokat – biztosítja a vezérlő stabil működését olyan dinamikus műveletek során, mint a futás, ugrás és tánc, alapvetően megoldva a hagyományos megoldások állandó problémáit, ahol a rezgés meglazítja az interfészeket és a jel pillanatnyi megszakadását okozza.
Több eszköz integrációja egyetlen platformon, ami jelentősen leegyszerűsíti a rendszerarchitektúrát:A gazdag interfészválaszték, beleértve a 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO és I2C/SPI/PPS portokat, lehetővé teszi az egységes platformú csatlakozást a szervocsuklókhoz, erőérzékelőkhöz, IMU-khoz, LiDAR-okhoz, HD kamerákhoz és egyéb eszközökhöz. A teljes rendszertelepítés extra bővítőmodulok nélkül is elvégezhető, ami jelentősen csökkenti a rendszerintegráció bonyolultságát és a darabszám-jegyzék költségét.
