생체모방형 이동 방식과 복잡한 지형에 대한 뛰어난 적응력을 갖춘 사족 로봇은 발전소 검사, 치안 순찰, 소방 및 구조, 산업 단지 감시 등 다양한 분야에 빠르게 도입되고 있습니다. 그러나 실제 환경에서 이러한 로봇의 동작 제어 시스템은 여러 가지 난제에 직면합니다. 제어기는 고주파 진동과 급격한 자세 변화에도 안정적으로 작동해야 하며, 12개 이상의 관절 모터를 높은 정밀도로 동기화해야 할 뿐만 아니라, 모든 공간이 중요한 매우 제한된 본체 내부에 고성능 컴퓨팅 장치를 탑재해야 합니다.
수 차례의 제품 평가와 엄격한 현장 테스트를 거쳐 고객은 차세대 사족 로봇의 핵심 모션 제어 장치로 APQ TER30R-A2 지능형 모션 제어 "소뇌" 컨트롤러를 선정했습니다.
고객 과제
엄격한 실시간 모션 제어 요구 사항:달리기, 점프, 회전과 같은 동작은 엄격한 제어 주기 요구 사항을 수반합니다. 1,000Hz의 제어 주파수에서 시스템 지터는 여러 관절 간의 정밀하고 원활한 동기화를 보장하기 위해 20μs 미만으로 유지되어야 합니다.
다중 인터페이스 장치 통합이 시스템은 LiDAR, 심도 카메라, IMU, 12개 이상의 관절 모터 및 여러 센서를 동시에 연결해야 하므로 광범위한 산업용 I/O 리소스를 갖춘 컨트롤러가 필요합니다.
초소형 공간 제약 조건:로봇 몸통과 관절 내부 공간은 극히 제한적입니다. 따라서 컨트롤러는 초박형의 소형 폼팩터로 필요한 성능을 제공해야 하며, 이를 통해 배터리, 센서 및 기타 기능 모듈을 위한 공간을 확보할 수 있습니다.
뛰어난 진동 및 충격 저항성:로봇은 달리기, 점프, 장애물 통과 등의 동작 중에 지속적으로 심한 진동과 충격에 노출됩니다. 따라서 진동으로 인한 커넥터의 풀림을 방지하기 위해서는 보드 레벨에서 통합된 설계가 필요합니다.
경량 엣지 AI 컴퓨팅:컨트롤러는 지형 인식, 동적 장애물 회피 및 이와 유사한 지능형 기능을 위한 경량 알고리즘을 실행하기 위해 엣지 AI 추론 기능도 필요로 합니다.
APQ 솔루션
36축 동기화를 통한 정밀 모션 제어:TER30R-A2는 통합 6 TOPS NPU를 탑재한 Rockchip RK3588 옥타코어 64비트 프로세서로 구동됩니다. 최대 36축의 동기식 제어를 지원하며, 1,000Hz의 제어 주파수에서 시스템 지터는 20μs 미만으로 유지됩니다. 주행 중 여러 관절의 조율, 빠른 회전, 복잡한 지형 주행 등 어떤 상황에서도 컨트롤러는 정밀하고 부드러운 동작 제어를 제공하여 역동적인 사족 로봇 작동을 위한 안정적이고 신뢰할 수 있는 기반을 마련합니다.
다양한 장치 통합을 위한 풍부한 I/O:TER30R-A2는 사족 로봇 시스템을 위해 특별히 설계된 I/O 아키텍처를 특징으로 하며, 관절 구동 장치, 인식 장치, 산업 네트워크 및 액추에이터 인터페이스를 단일 컨트롤러에 통합합니다. • 4개의 CAN FD 포트: 12개 이상의 관절 모터 및 구동 시스템에 직접 연결하여 고정밀 다축 동기 제어가 가능합니다. • 3개의 기가비트 이더넷 포트: EtherCAT을 지원하여 예측 가능하고 실시간 산업용 이더넷 통신을 제공합니다. • 2.5GbE 포트 1개 + GbE 포트 1개: 2.5GbE 포트는 인식 컨트롤러와의 고속 상호 연결을 제공하며, GbE 포트는 LiDAR 포인트 클라우드 데이터 입력을 지원합니다. • 8개의 USB 인터페이스(USB 5Gbps Type-C 3개, USB 2.0 Type-C 1개, 내부 USB 2.0 헤더 4개): LiDAR, 심도 카메라, 시운전 도구 및 기타 주변 장치를 동시에 연결할 수 있습니다. • 4개의 RS-232/RS-485 전환 가능 직렬 포트: IMU, 초음파 센서 및 기타 주변 장치에 안정적인 연결을 제공합니다. • 8개의 GPIO와 2개의 PWM 채널: 조명 제어, 경보 출력 및 기타 액추에이터 인터페이스를 위한 유연한 확장성을 제공합니다. • HDMI 출력 1개 + 오디오 인터페이스 1개: 현장 설치 및 상태 확인에 편리합니다.
유연한 통합을 위한 초소형 디자인:크기가 118.2mm × 128.5mm × 35mm에 불과한 이 컨트롤러는 동전 지름 정도의 두께로 매우 컴팩트합니다. 전체 알루미늄 하우징은 브래킷 장착을 지원하며 로봇 본체 또는 관절 부분에 쉽게 통합할 수 있어 배터리, 센서 및 기타 모듈을 위한 귀중한 공간을 확보해 줍니다. 내장된 통합 저장 장치 및 메모리 설계는 진동으로 인한 커넥터 풀림 위험을 제거하여 역동적인 주행 및 험난한 지형 임무 수행 중에도 안정적인 작동을 보장합니다.
다양한 환경에 맞춘 무선 네트워크 확장:이 컨트롤러는 4G/5G 모듈용 M.2 Key-B 슬롯(USB 5Gbps, 3042/3052 폼팩터, 나노 SIM 슬롯 포함)과 Wi-Fi/블루투스 모듈용 M.2 Key-E 슬롯(PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0)을 제공합니다. 외딴 변전소에 설치하든 도심 산업단지 순찰에 사용하든, 이 컨트롤러는 클라우드 플랫폼 및 관제 센터와의 실시간 연결을 지원합니다.
고강도 동적 작업에 필요한 산업용 수준의 신뢰성:TER30R-A2는 진동과 충격이 심한 이동 로봇 환경에 맞게 설계되었으며, 넓은 온도 범위, 넓은 전압 입력 범위, 편리한 현장 유지보수 기능을 제공합니다. • 작동 온도: -10°C ~ 50°C; 보관 온도: -40°C ~ 80°C. • 3G 무작위 진동 및 30G 충격 테스트를 통해 달리기, 점프 및 장애물 통과 중에도 안정적인 작동이 검증되었습니다. • 12~28VDC의 광범위한 입력 범위는 전압 정격이 다른 로봇 배터리 시스템을 지원합니다. • 전면 패널에는 전원 스위치, 시스템 복구 버튼, 시스템 재설정 버튼 및 상태 표시기가 통합되어 있어 현장에서 효율적으로 시운전 및 유지 보수를 할 수 있습니다.
가치 있는 성과:
정밀하고 부드러운 동작 제어:20μs 미만의 시스템 지터와 1,000Hz의 제어 루프를 통해 36축 동기화 제어가 가능하며, 복잡한 지형에서도 안정적인 자세를 유지하면서 자연스러운 달리기, 점프, 회전을 위해 관절 모터를 정확하게 구동합니다.
모든 기능을 하나로 통합한 다중 기기 연동:4개의 CAN FD, 3개의 EtherCAT 지원 이더넷, 8개의 USB 및 4개의 시리얼 포트를 통해 추가 확장 모듈 없이 관절 모터, LiDAR, 심도 카메라, IMU 및 기타 장치를 직접 통합할 수 있어 시스템 아키텍처를 크게 단순화합니다..
컴팩트한 크기로 설치하여 귀중한 공간을 확보할 수 있습니다.118.2mm × 128.5mm × 35mm의 초소형 크기는 로봇 몸통 내부에 쉽게 장착되어 배터리, 센서 및 기타 기능 모듈을 위한 공간을 더 많이 확보할 수 있습니다.
고강도 운동 환경에서도 안정적이고 신뢰할 수 있음:보드 레벨 통합 설계는 진동으로 인한 연결 위험을 최소화하며, 3G 진동 및 30G 충격 검증을 통해 달리기, 점프 및 장애물 통과 중에도 안정적인 작동을 보장합니다.
경량 엣지 AI 컴퓨팅:통합된 6 TOPS NPU는 지형 인식, 동적 장애물 회피 및 유사 기능을 위한 경량 엣지 AI 추론을 지원하여 사족 로봇이 자율 이동에서 자율 의사 결정으로 발전할 수 있는 컴퓨팅 기반을 제공합니다.
