Soluzione

Il controller di punta APQ TER40J-A6 con intelligenza integrata, impiegato in un'applicazione per robot umanoidi bipedi.

Il controller di punta APQ TER40J-A6 con intelligenza integrata, impiegato in un'applicazione per robot umanoidi bipedi.

Il controller di punta APQ TER40J-A6 con intelligenza integrata, impiegato in un'applicazione per robot umanoidi bipedi.

I robot umanoidi bipedi rappresentano il culmine delle tecnologie di intelligenza incarnata. La loro forma simile a quella umana consente un adattamento perfetto agli ambienti di lavoro umani, offrendo ampie prospettive di applicazione nella produzione industriale, nei servizi commerciali e nelle operazioni speciali. Tuttavia, le sfide di equilibrio dinamico poste dalla struttura bipede impongono requisiti molto più elevati al sistema di controllo centrale rispetto a quelli di altre forme di robot: esso deve completare l'intero ciclo chiuso di percezione, processo decisionale e controllo in pochi millisecondi.

Dopo diverse fasi di valutazione e rigorose validazioni sul campo, il cliente ha infine scelto il controller di punta di APQ per l'intelligenza artificiale integrata, il TER40J-A6, come piattaforma di controllo principale per il suo robot umanoide bipede di nuova generazione.

Sfida del cliente

  • Domanda estrema di calcolo per l'intelligenza artificiale:Il robot umanoide bipede deve eseguire modelli multimodali di grandi dimensioni in tempo reale in locale per svolgere compiti di intelligenza artificiale complessi come la percezione dell'ambiente, la comprensione semantica e la pianificazione delle attività, richiedendo prestazioni di IA a livello di migliaia di TOPS.
  • Acquisizione video HD multicanale sincronizzata:Il robot necessita di più telecamere HD per ottenere una percezione ambientale a 360 gradi, il che richiede che il controller supporti più interfacce per telecamere GMSL2 e la capacità di sincronizzazione temporale GNSS.
  • Coesistenza di reti ad alta velocità e segnali industriali in tempo reale:Richiede una rete di classe 10GbE per il backhaul di dati su larga scala e l'estrazione dei dati di addestramento, supportando al contempo il protocollo Ethernet industriale in tempo reale EtherCAT per il controllo di tutti i motori delle articolazioni del robot.
  • Controllo integrato in tempo reale del cervello grande e del cervello piccolo:La deambulazione bipede richiede cicli di controllo del movimento estremamente brevi. La latenza di comunicazione delle tradizionali architetture "big-brain e small-brain separati" non è in grado di soddisfare i requisiti in tempo reale della locomozione bipede altamente dinamica, rendendo essenziale un'architettura integrata di elaborazione e controllo.
  • Interfacce di comunicazione industriale avanzate:Il controller deve interfacciarsi simultaneamente con servomotori articolari, sensori di forza, IMU, LiDAR e altri dispositivi, richiedendo molteplici canali CAN FD, porte seriali, GPIO e altre interfacce complesse.
  • Resistenza alle vibrazioni per un funzionamento ad alta dinamica:Durante movimenti altamente dinamici come la corsa, il salto e la danza, un robot umanoide bipede è soggetto a intense vibrazioni e impatti, il che richiede che il sistema di controllo presenti un design antivibrazione eccezionale e strutture di interfaccia di bloccaggio.
双足人形机器人

Soluzione APQ

TER40J-A6特点图(EN)(1)
  • 2070 TFLOPS di prestazioni di intelligenza artificiale, con integrazione delle funzioni del cervello principale e del cervello secondario:Il TER40J-A6 è dotato del modulo core NVIDIA Jetson Thor T5000, che offre prestazioni AI fino a 2070 TFLOPS (FP4 sparse). Rispetto alla piattaforma Jetson AGX Orin, rappresenta un salto qualitativo, con un maggior numero di core CPU e prestazioni della CPU circa due o tre volte superiori. Questo livello di potenza di calcolo consente ai robot umanoidi bipedi di eseguire modelli di visione-linguaggio su larga scala, modelli di percezione multimodale e complessi algoritmi di pianificazione delle attività in tempo reale all'edge, permettendo una vera e propria elaborazione intelligente end-to-end, dalla "percezione" al "processo decisionale".
  • 8 interfacce per fotocamere GMSL2 per la percezione panoramica:Il TER40J-A6 è dotato di serie di 8 interfacce per telecamere GMSL2 e supporta la sincronizzazione temporale GNSS. Queste otto interfacce possono connettersi direttamente a più telecamere HD, consentendo una percezione ambientale a 360 gradi senza punti ciechi per i robot umanoidi bipedi. La sincronizzazione temporale GNSS garantisce un allineamento preciso tra più flussi di immagini, fornendo dati di alta qualità per funzioni fondamentali come la mappatura SLAM, il tracciamento degli obiettivi e l'evitamento dinamico degli ostacoli.
  • Architettura unificata di elaborazione e controllo, che elimina la separazione tra cervello grande e cervello piccolo:Basato sulla piattaforma Jetson Thor, il TER40J-A6 si posiziona come controller integrato di punta "big-brain/small-brain" per l'intelligenza incarnata. Non solo svolge il ruolo di "big-brain" per la percezione e il processo decisionale dell'IA, ma si occupa anche del ruolo di "small-brain" per il controllo del movimento in tempo reale grazie alle sue ricche interfacce di comunicazione industriali, realizzando una vera e propria architettura unificata big-brain/small-brain. Questa architettura elimina alla base il ritardo di controllo causato dalla latenza di comunicazione tipica delle soluzioni tradizionali "big-brain + small-brain" separate e fornisce una solida base hardware per un controllo dinamico in tempo reale nella locomozione bipede.
  • Aggiornamento completo della comunicazione industriale per l'integrazione di più dispositivi:Il TER40J-A6 è stato sottoposto a un aggiornamento completo dell'interfaccia per applicazioni con robot umanoidi bipedi: 2 porte 10GbE + 4 porte Gigabit Ethernet indipendenti (alcune delle porte Gigabit supportano EtherCAT): le porte 10GbE consentono l'estrazione rapida di grandi quantità di dati di addestramento del modello, fornendo materiale di alta qualità per l'iterazione e l'ottimizzazione continua degli algoritmi di intelligenza artificiale. Le porte Gigabit possono essere dedicate alla comunicazione dei servomotori articolari, all'accesso LiDAR e alla comunicazione backend, consentendo la separazione del traffico senza congestione; 4 canali CAN FD: interfaccia diretta con il sistema di azionamento dei servomotori articolari del robot umanoide bipede per ottenere un controllo sincronizzato multiasse ad alta precisione; 2 porte RS232/RS485: collegano stabilmente periferiche come sensori di forza e IMU; 16 canali GPIO: facilitano l'espansione per uscite di allarme, indicazioni di stato e altre interfacce degli attuatori; interfacce I2C, SPI, TTL, PPS_IN e 2 interfacce PWM aggiuntive per soddisfare i requisiti di personalizzazione più approfonditi; 3 porte USB 10 Gbps + 1 porta USB 5 Gbps per il collegamento di memorie ad alta velocità, telecamere industriali, moduli vocali, radar, sensori di forza e altri dispositivi; 1 interfaccia di visualizzazione HDMI per il debug e la visualizzazione locali.
  • Design antivibrazione a interfaccia completa per un funzionamento altamente dinamico:Durante azioni altamente dinamiche come correre, saltare e ballare, il controller di un robot umanoide bipede è soggetto a continue vibrazioni e impatti ad alta intensità. Il TER40J-A6 presenta un design antivibrazione sistematico a catena completa a livello di interfaccia: le interfacce per telecamere GMSL sono dotate di strutture di bloccaggio a scatto integrate per garantire connessioni sicure per più telecamere HD durante movimenti intensi; le interfacce di rete adottano il fattore di forma Mini I/O e sono dotate anche di meccanismi di bloccaggio, offrendo una resistenza alle vibrazioni superiore rispetto ai tradizionali connettori RJ45; le interfacce USB offrono posizioni di montaggio a vite riservate intorno alle porte, consentendo di rinforzare ulteriormente i cavi tramite fissaggio; questo schema di interfaccia completo garantisce che il controller possa supportare stabilmente i robot prototipo nell'esecuzione di azioni complesse, altamente dinamiche e ad alto impatto come ballare e fare capriole.
  • Espansione wireless e affidabilità di livello industriale:Il TER40J-A6 supporta uno slot M.2 Key-M per l'espansione con SSD NVMe, uno slot M.2 Key-B per l'espansione con moduli 4G/5G e uno slot M.2 Key-E per l'espansione con moduli Wi-Fi/Bluetooth. Sul lato sono presenti interfacce di debug e flashing riservate, nonché uno slot per scheda SIM, per una comoda manutenzione e aggiornamento. L'intera unità misura solo 168,2 × 130 × 72,6 mm, utilizza un sistema di raffreddamento a ventola attivo intelligente, supporta un ingresso di alimentazione ad ampio intervallo da 12 a 28 V CC, offre un intervallo di temperatura operativa da -20 a 50 °C e un intervallo di temperatura di stoccaggio da -40 a 80 °C, ed è stata sottoposta a rigorosi test di vibrazione e urto.

Risultati in termini di valore:

  • Superamento definitivo del collo di bottiglia informatico:Grazie a una potenza di calcolo di 2070 TFLOPS, i modelli multimodali di grandi dimensioni possono essere eseguiti in tempo reale in locale. La velocità di risposta per attività di intelligenza artificiale complesse, come la percezione dell'ambiente, la comprensione semantica e la pianificazione delle attività, ha compiuto un salto qualitativo rispetto alle soluzioni tradizionali, fornendo una solida base computazionale per consentire ai robot umanoidi bipedi di evolversi dalla semplice capacità di "camminare" alla capacità di "pensare e prendere decisioni".
  • Unificazione del cervello grande e del cervello piccolo, latenza di controllo quasi nulla:L'architettura integrata di elaborazione e controllo della piattaforma Jetson Thor elimina completamente la latenza di comunicazione delle tradizionali soluzioni separate "big brain + small brain". I comandi di controllo del movimento per la deambulazione bipede possono completare il ciclo dalla percezione all'esecuzione in nanosecondi, migliorando notevolmente la stabilità della camminata e la velocità di risposta dinamica.
  • Percezione panoramica senza punti ciechi:Le 8 interfacce per telecamere GMSL2, combinate con la sincronizzazione temporale GNSS, consentono l'acquisizione precisa e l'allineamento temporale di più flussi di immagini HD, permettendo al robot di sfruttare la sua capacità di percezione a 360 gradi per soddisfare diverse esigenze operative, come il riconoscimento di terreni complessi, l'evitamento dinamico degli ostacoli e il tracciamento dei bersagli.
  • Comunicazione ad alta velocità e controllo in tempo reale:Le 2 porte 10GbE garantiscono l'aggregazione ad alta velocità di video HD e dati di percezione, consentendo una rapida estrazione dei dati di addestramento per modelli di grandi dimensioni e supportando l'ottimizzazione continua degli algoritmi di intelligenza artificiale. Le 4 porte GbE supportano EtherCAT, consentendo il controllo in tempo reale a livello di microsecondi dei motori delle articolazioni.
  • Protezione antivibrazione a interfaccia completa per attività altamente dinamiche:Molteplici accorgimenti antivibranti, tra cui connettori GMSL con bloccaggio a scatto, porte di rete Mini I/O con blocco e posizioni di fissaggio a vite intorno alle interfacce USB, garantiscono un funzionamento stabile del controller durante azioni altamente dinamiche come correre, saltare e ballare, risolvendo alla radice i problemi persistenti delle soluzioni tradizionali in cui le vibrazioni causano interfacce allentate e interruzioni momentanee del segnale.
  • Integrazione di più dispositivi su un'unica piattaforma, semplificando notevolmente l'architettura di sistema:Le numerose interfacce, tra cui 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO e I2C/SPI/PPS, consentono la connessione su un'unica piattaforma di servomotori per giunti, sensori di forza, IMU, LiDAR, telecamere HD e altri dispositivi. L'implementazione completa del sistema può essere realizzata senza moduli di espansione aggiuntivi, riducendo significativamente la complessità dell'integrazione e i costi della distinta base.
TER40J-A6结构图(IT)(1)