Dvikojiniai humanoidiniai robotai yra įkūnyto intelekto technologijų kulminacija. Jų į žmogų panaši forma leidžia sklandžiai prisitaikyti prie žmonių darbo aplinkos, suteikdama jiems plačias taikymo galimybes pramoninėje gamyboje, komercinėse paslaugose ir specialiosiose operacijose. Tačiau dvikojės struktūros keliami dinaminės pusiausvyros iššūkiai pagrindinei valdymo sistemai kelia daug didesnius reikalavimus nei kitų formų robotai – ji turi užbaigti visą uždarą suvokimo, sprendimų priėmimo ir valdymo ciklą per milisekundes.
Po kelių vertinimo etapų ir griežto lauko patvirtinimo, klientas galiausiai pasirinko APQ pavyzdinį įkūnyto intelekto valdiklį TER40J-A6 kaip pagrindinę savo naujos kartos dvikojį humanoidinį robotą.
Kliento iššūkis
Ekstremalus dirbtinio intelekto skaičiavimo poreikis:Dvikojis humanoidinis robotas turi realiuoju laiku paleisti daugiamodalinius didelius modelius tinklo periferijoje, kad atliktų sudėtingas dirbtinio intelekto užduotis, tokias kaip aplinkos suvokimas, semantinis supratimas ir užduočių planavimas, kurioms reikalingas tūkstančio TOPS lygio dirbtinio intelekto našumas.
Sinchronizuotas daugiakanalis HD vaizdo įrašymas:Robotui reikia kelių HD kamerų, kad būtų pasiektas 360 laipsnių aplinkos suvokimas, todėl valdiklis turi palaikyti kelias GMSL2 kamerų sąsajas ir GNSS laiko sinchronizavimo galimybę.
Didelės spartos tinklų ir realaus laiko pramoninių signalų sambūvis:Didelio masto duomenų perdavimui ir mokymo duomenų išgavimui reikalingas 10 GbE klasės tinklas, tuo pačiu palaikant pramoninio realaus laiko Ethernet protokolą „EtherCAT“, kad būtų galima valdyti visus roboto jungtinius variklius.
Integruotas didelių/mažų smegenų valdymas realiuoju laiku:Dviejų kojų vaikščiojimas reikalauja itin trumpų judesio valdymo ciklų. Tradicinių „atskirtų didelių ir mažų smegenų“ architektūrų komunikacijos vėlavimas negali patenkinti labai dinamiško dvikojų judėjimo realaus laiko reikalavimų, todėl būtina integruota skaičiavimo ir valdymo architektūra.
Prabangios pramoninio ryšio sąsajos:Valdiklis turi vienu metu sąveikauti su jungtiniais servo varikliais, jėgos jutikliais, IMU, LiDAR ir kitais įrenginiais, kuriems reikalingi keli CAN FD kanalai, nuoseklieji prievadai, GPIO ir kitos plačios sąsajos.
Atsparumas vibracijai dinaminiam veikimui:Atliekant itin dinamiškus judesius, tokius kaip bėgimas, šokinėjimas ir šokis, dvikojis humanoidinis robotas patiria intensyvią vibraciją ir smūgius, todėl valdiklis turi pasižymėti išskirtine vibraciją slopinančia konstrukcija ir fiksavimo sąsajos konstrukcijomis.
APQ sprendimas
2070 TFLOPS dirbtinio intelekto našumo, integruojant didelių ir mažų smegenų funkcijas:„TER40J-A6“ aprūpintas „NVIDIA Jetson Thor T5000“ pagrindiniu moduliu, užtikrinančiu iki 2070 TFLOPS (FP4 išretintas) dirbtinio intelekto našumą. Palyginti su „Jetson AGX Orin“ platforma, tai kokybinis šuolis – daugiau procesoriaus branduolių ir maždaug du tris kartus didesnis procesoriaus našumas. Toks skaičiavimo galios lygis leidžia dvikojams humanoidiniams robotams realiuoju laiku tinklo periferijoje vykdyti didelio masto regos ir kalbos modelius, multimodalinius suvokimo modelius ir sudėtingus užduočių planavimo algoritmus, iš tiesų įgalinant visapusišką intelektualų apdorojimą nuo „suvokimo“ iki „sprendimų priėmimo“.
8 GMSL2 kamerų sąsajos panoraminiam vaizdui:TER40J-A6 standartiškai turi 8 GMSL2 kamerų sąsajas ir palaiko GNSS laiko sinchronizavimą. Šios aštuonios kamerų sąsajos gali tiesiogiai prisijungti prie kelių HD kamerų, taip užtikrindamos 360 laipsnių aplinkos suvokimą be aklųjų zonų dvikojams humanoidiniams robotams. GNSS laiko sinchronizavimas užtikrina tikslų kelių vaizdo srautų suderinimą, teikdamas aukštos kokybės duomenų palaikymą pagrindinėms funkcijoms, tokioms kaip SLAM žemėlapių sudarymas, taikinio sekimas ir dinaminis kliūčių vengimas.
Vieninga skaičiavimo ir valdymo architektūra, panaikinanti didelių ir mažų smegenų atskyrimą:Sukurtas ant „Jetson Thor“ platformos, TER40J-A6 pozicionuojamas kaip pavyzdinis integruotas „didelių smegenų“ / „mažų smegenų“ valdiklis, skirtas įkūnytajam intelektui. Jis ne tik atlieka „didelių smegenų“ vaidmenį suvokiant ir priimant sprendimus, bet ir atlieka „mažų smegenų“ vaidmenį – valdo judesius realiuoju laiku per savo turtingas pramonines ryšio sąsajas, iš tikrųjų įgyvendindamas vieningą „didelių smegenų“ / „mažų smegenų“ dizainą. Ši architektūra iš esmės pašalina valdymo vėlavimą, kurį sukelia komunikacijos vėlavimas tradiciniuose „didelių smegenų + mažų smegenų“ atskirtuose sprendimuose, ir suteikia tvirtą aparatinės įrangos pagrindą labai dinamiškam valdymui realiuoju laiku dvikojiame judėjime.
Išsamus pramoninio ryšio atnaujinimas, skirtas integracijai su keliais įrenginiais:TER40J-A6 buvo atliktas išsamus sąsajos atnaujinimas, skirtas dvikojų humanoidinių robotų taikymams: 2 × 10 GbE prievadai + 4 × nepriklausomi gigabito Ethernet prievadai (kai kurie gigabito prievadai palaiko EtherCAT): 10 GbE prievadai leidžia greitai išgauti didelių modelių mokymo duomenis, teikdami aukštos kokybės medžiagą nuolatiniam dirbtinio intelekto algoritmų iteravimui ir optimizavimui. Gigabito prievadai gali būti skirti jungtiniam servo ryšiui, LiDAR prieigai ir serverio ryšiui, taip užtikrinant srauto atskyrimą be spūsčių; 4× CAN FD kanalai: tiesiogiai sąveikauja su dvikojo humanoidinio roboto jungtine servo pavaros sistema, kad būtų pasiektas daugiaašis didelio tikslumo sinchronizuotas valdymas; 2× RS232/RS485 prievadai: stabiliai prijungia periferinius įrenginius, tokius kaip jėgos jutikliai ir IMU; 16× GPIO kanalų: palengvina išplėtimą, įtraukiant signalizacijos išvestis, būsenos indikacijas ir kitas pavarų sąsajas; papildomos I2C, SPI, TTL, PPS_IN ir 2× PWM sąsajos, kad būtų patenkinti išsamūs pritaikymo reikalavimai; 3× USB 10 Gbps + 1× USB 5 Gbps prievadai, skirti prijungti didelės spartos saugyklas, pramonines kameras, balso modulius, radarus, jėgos jutiklius ir kitus įrenginius; 1× HDMI ekrano sąsaja vietiniam derinimui ir vizualizavimui.
Pilnai integruota antivibracinė konstrukcija, skirta dinamiškam veikimui:Atliekant labai dinamiškus veiksmus, tokius kaip bėgimas, šokinėjimas ir šokis, dvikojo humanoidinio roboto valdiklis yra nuolat veikiamas didelio intensyvumo vibracijos ir smūgių. TER40J-A6 pasižymi visos grandinės, sistemine antivibracine konstrukcija sąsajos lygmeniu: GMSL kamerų sąsajose yra įmontuotos skląsčių fiksavimo struktūros, užtikrinančios saugų kelių HD kamerų sujungimą intensyvaus judesio metu; tinklo sąsajos yra „Mini I/O“ formos ir taip pat turi fiksavimo mechanizmus, kurie pasižymi geresniu atsparumu vibracijai, palyginti su tradicinėmis RJ45 jungtimis; USB sąsajos aplink prievadus turi rezervuotas varžtų tvirtinimo vietas, leidžiančias dar labiau sutvirtinti laidus tvirtinant; ši visa sąsajos schema užtikrina, kad valdiklis gali stabiliai palaikyti prototipinius robotus atliekant sudėtingus, labai dinamiškus, didelio poveikio veiksmus, tokius kaip šokiai ir apsivertimai.
Belaidis išplėtimas ir pramoninės klasės patikimumas:TER40J-A6 palaiko M.2 Key-M lizdą NVMe SSD išplėtimui, M.2 Key-B lizdą 4G/5G modulio išplėtimui ir M.2 Key-E lizdą Wi-Fi/Bluetooth modulio išplėtimui. Šone yra rezervuotos derinimo ir mirksėjimo sąsajos, taip pat SIM kortelės lizdas, kad būtų patogu prižiūrėti ir atnaujinti. Visas įrenginys yra vos 168,2 × 130 × 72,6 mm dydžio, naudoja išmanųjį aktyvųjį aušinimą su ventiliatoriumi, palaiko 12–28 VDC plataus diapazono maitinimo įvestį, siūlo darbinę temperatūrą nuo -20 iki 50 °C ir laikymo temperatūrą nuo -40 iki 80 °C, ir išlaikė griežtus vibracijos ir smūgių bandymus.
Vertės pasiekimai:
Visiškas skaičiavimo kliūčių įveikimas:Dėl itin didelio dirbtinio intelekto našumo, kurio gali siekti 2070 teraflops, dideli daugiarūšiai modeliai gali veikti realiuoju laiku periferijoje. Sudėtingų dirbtinio intelekto užduočių, tokių kaip aplinkos suvokimas, semantinis supratimas ir užduočių planavimas, reagavimo greitis leido kokybiniu požiūriu gerokai padidinti tradicinių sprendimų efektyvumą ir sukurti galingą skaičiavimo pagrindą dvikojams humanoidiniams robotams, kurie iš paprasčiausių „vaikščiojimo“ gebėjimų gali tapti „mąstymo ir sprendimų priėmimo gebėjimais“.
Vieningas didelių ir mažų smegenų valdymas, beveik nulinis delsos laikas:Integruota „Jetson Thor“ platformos skaičiavimo ir valdymo architektūra visiškai panaikina tradicinių „didelių smegenų + mažų smegenų“ atskirų sprendimų komunikacijos vėlavimą. Judesio valdymo komandos, skirtos vaikščiojimui dviem kojomis, gali užbaigti ciklą nuo suvokimo iki vykdymo per nanosekundes, o tai žymiai pagerina ėjimo stabilumą ir dinaminio reagavimo greitį.
Panoraminis vaizdas be aklųjų zonų:8 GMSL2 kamerų sąsajos kartu su GNSS laiko sinchronizavimu leidžia tiksliai gauti ir laike suderinti kelis HD vaizdo srautus, todėl roboto 360 laipsnių suvokimo galimybė apima įvairius scenarijus, tokius kaip sudėtingo reljefo atpažinimas, dinaminis kliūčių vengimas ir taikinio sekimas.
Didelės spartos ryšys ir valdymas realiuoju laiku:2 × 10 GbE prievadai užtikrina didelės spartos HD vaizdo įrašų ir suvokimo duomenų agregavimą, leidžia greitai išgauti mokymo duomenis dideliems modeliams ir palaiko nuolatinį dirbtinio intelekto algoritmo optimizavimą. 4 × GbE prievadai palaiko „EtherCAT“, leidžiantį mikrosekundžių lygio realiuoju laiku valdyti jungiamuosius variklius.
Visapusiška apsauga nuo vibracijos, skirta dinamiškoms užduotims:Įvairios vibraciją slopinančios priemonės, įskaitant skląsčiais užfiksuojamas GMSL jungtis, užrakinamus „Mini I/O“ tinklo prievadus ir varžtų tvirtinimo vietas aplink USB sąsajas, užtikrina stabilų valdiklio veikimą atliekant labai dinamiškus veiksmus, tokius kaip bėgimas, šokinėjimas ir šokis, iš esmės išspręsdamos nuolatines tradicinių sprendimų problemas, kai vibracija sukelia atsilaisvinusias sąsajas ir trumpalaikius signalo sutrikimus.
Kelių įrenginių integravimas vienoje platformoje, labai supaprastinantis sistemos architektūrą:Turtingos sąsajos, įskaitant 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO ir I2C/SPI/PPS, leidžia vienoje platformoje prijungti jungtis su servo varikliais, jėgos jutikliais, IMU, LiDAR, HD kameromis ir kitais įrenginiais. Visą sistemos diegimą galima atlikti be papildomų išplėtimo modulių, o tai žymiai sumažina sistemos integravimo sudėtingumą ir BOM kainą.
