Pateicoties biomimētiskajai pārvietošanās spējai un spēcīgajai pielāgošanās spējai sarežģītam reljefam, četrkājaini roboti tiek strauji ieviesti enerģijas pārbaudes, sabiedriskās drošības patruļas, ugunsdzēsības un glābšanas operācijās, kā arī industriālo parku uzraudzībai. Tomēr reālās pasaules izvietošanā to kustības vadības sistēmas saskaras ar vairākām problēmām. Kontrolierim jāpaliek stabilam augstfrekvences vibrāciju un pēkšņu stājas izmaiņu apstākļos, ar augstu precizitāti jāsinhronizē vairāk nekā 12 locītavu motori un jāievieto augstas veiktspējas skaitļošana ļoti ierobežotā ķermeņa dobumā, kur svarīgs ir katrs milimetrs.
Pēc vairākām produktu novērtēšanas kārtām un stingras lauka testēšanas klients izvēlējās APQ TER30R-A2 iemiesotā intelekta kustības vadības “smadzenīšu” kontrolieri par galveno kustības vadības bloku savam nākamās paaudzes četrkājainajam robotam.
Klienta izaicinājums
Stingras reāllaika kustību vadības prasības:Skriešana, lēkšana un pagriešanās nosaka stingras vadības cikla prasības. Pie 1000 Hz vadības frekvences sistēmas svārstībām jāpaliek zem 20 μs, lai nodrošinātu precīzu un vienmērīgu sinhronizāciju vairākās locītavās.
Vairāku saskarņu ierīču integrācijaSistēmai vienlaikus jāpieslēdz LiDAR, dziļuma kameras, IMU, vairāk nekā 12 locītavu motori un vairāki sensori, kam nepieciešams kontrolieris ar plašiem rūpnieciskajiem I/O resursiem.
Īpaši kompakti telpas ierobežojumi:Robota ķermeņa un locītavu nodalījumos ir ārkārtīgi ierobežota vieta. Kontrolierim ir jānodrošina nepieciešamā veiktspēja īpaši plānā, kompaktā formā, atstājot vairāk vietas baterijām, sensoriem un citiem funkcionāliem moduļiem.
Izturīga vibrācija un triecienizturība:Skriešanas, lēkšanas un šķēršļu pārvarēšanas laikā robots nepārtraukti tiek pakļauts spēcīgai vibrācijai un triecieniem. Tāpēc ir nepieciešams integrēts dizains plates līmenī, lai novērstu savienotāju atslābšanu vibrācijas ietekmē.
Viegla Edge AI skaitļošana:Kontrolierim ir nepieciešama arī perifērijas mākslīgā intelekta secinājumu iespēja, lai palaistu vieglus algoritmus reljefa atpazīšanai, dinamiskai šķēršļu novēršanai un līdzīgām intelektiskām funkcijām.
APQ risinājums
Precīza kustības vadība ar 36 asu sinhronizāciju:TER30R-A2 darbina Rockchip RK3588 astoņkodolu 64 bitu procesors ar integrētu 6 TOPS NPU. Tas atbalsta līdz pat 36 asu sinhronizētu vadību. Pie 1000 Hz vadības frekvences sistēmas svārstības (džiters) paliek zem 20 μs. Neatkarīgi no tā, vai darbības laikā koordinējat vairākus savienojumus, veicat ātrus pagriezienus vai šķērsojat sarežģītu reljefu, kontrolieris nodrošina precīzu un vienmērīgu kustības vadību, nodrošinot stabilu un uzticamu pamatu dinamiskām četrkāršu robotu darbībām.
Bagātīgas I/O iespējas vairāku ierīču integrācijai:TER30R-A2 ir aprīkots ar mērķtiecīgi izstrādātu I/O arhitektūru četrkāršām robotu sistēmām, apvienojot kopīgas piedziņas, uztveres ierīces, rūpnieciskos tīklus un izpildmehānismu saskarnes vienā kontrollerī. · 4 × CAN FD porti: Tiešs savienojums ar vairāk nekā 12 locītavu motoriem un to piedziņas sistēmām augstas precizitātes daudzu asu sinhronizētai vadībai. · 3 × gigabitu Ethernet porti: EtherCAT atbalsts deterministiskai, reāllaika rūpnieciskai Ethernet komunikācijai. · 1 × 2,5 GbE ports + 1 × GbE ports: 2,5 GbE ports nodrošina ātrdarbīgu savienojumu ar uztveres kontrolieri, savukārt GbE ports atbalsta LiDAR punktu mākoņa datu ievadi. · 8 × USB saskarnes (3 × USB 5 Gbps C tipa, 1 × USB 2.0 C tipa un 4 × iekšējās USB 2.0 pieslēgvietas): atbalsta vienlaicīgu LiDAR, dziļuma kameru, nodošanas ekspluatācijā rīku un citu perifērijas ierīču pievienošanu. · 4 × pārslēdzami RS-232/RS-485 seriālie porti: uzticams savienojums IMU, ultraskaņas sensoriem un citām perifērijas ierīcēm. · 8 × GPIO + 2 × PWM kanāli: elastīga paplašināšana apgaismojuma vadībai, trauksmes izejām un citām izpildmehānismu saskarnēm. · 1 × HDMI izeja + 1 × audio saskarne: Ērta lokālai nodošanai ekspluatācijā un statusa vizualizācijai.
Īpaši kompakts dizains elastīgai integrācijai:Kontrolieris, kura izmēri ir tikai 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, ir ārkārtīgi kompakts, tā biezums aptuveni atbilst monētas diametram. Tā pilnībā no alumīnija izgatavotais korpuss atbalsta kronšteina stiprinājumu un to var viegli integrēt robota rumpja vai locītavu nodalījumos, saglabājot vērtīgu vietu akumulatoriem, sensoriem un citiem moduļiem. Iebūvētā integrētā krātuves un atmiņas konstrukcija novērš vibrācijas radīto savienotāju atskrūvēšanās risku, nodrošinot stabilu darbību dinamiskas darbības un sarežģīta reljefa misiju laikā.
Bezvadu paplašināšana dažādiem izvietojumiem:Kontrolierim ir M.2 Key-B slots (USB 5 Gb/s, 3042/3052 formas faktori, ar Nano-SIM slotu) 4G/5G moduļiem, kā arī M.2 Key-E slots (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) Wi-Fi/Bluetooth moduļiem. Neatkarīgi no tā, vai tas tiek izvietots attālās apakšstacijās vai pilsētu industriālo parku patruļām, tas nodrošina reāllaika savienojumu ar mākoņplatformām un komandcentriem.
Rūpnieciskās klases uzticamība augstas intensitātes dinamiskām darbībām:TER30R-A2 ir izstrādāts mobilo robotu vidēm ar augstu vibrāciju un triecieniem, vienlaikus nodrošinot darbību plašā temperatūras diapazonā, plašu sprieguma barošanas avotu un ērtu apkopi uz vietas. · Darba temperatūra: no -10°C līdz 50°C; uzglabāšanas temperatūra: no -40°C līdz 80°C. · Apstiprināts ar 3G nejaušas vibrācijas un 30G trieciena testu, lai nodrošinātu uzticamu darbību skriešanas, lēkšanas un šķēršļu pārvarēšanas laikā. · 12–28 V līdzstrāvas plaša diapazona ieeja atbalsta robotu akumulatoru sistēmas ar dažādiem sprieguma parametriem. · Priekšējā panelī ir integrēts barošanas slēdzis, sistēmas atkopšanas poga, sistēmas atiestatīšanas poga un statusa indikatori efektīvai nodošanai ekspluatācijā un apkopei uz vietas.
Vērtību sasniegumi:
Precīza un vienmērīga kustības vadība:1000 Hz vadības cilpa ar sistēmas svārstībām zem 20 μs nodrošina sinhronizētu 36 asu vadību, precīzi darbinot locītavu motorus dabiskai skriešanai, lēkšanai un pagriešanās procesam, vienlaikus saglabājot stabilu stāju sarežģītā reljefā.
Viss vienā vairāku ierīču integrācija:4 × CAN FD, 3 × EtherCAT saderīgs Ethernet, 8 × USB un 4 × seriālās pieslēgvietas nodrošina tiešu locītavu motoru, LiDAR, dziļuma kameru, IMU un citu ierīču integrāciju bez papildu paplašināšanas moduļiem, ievērojami vienkāršojot sistēmas arhitektūru..
Kompakta izvietošana atbrīvo vērtīgu vietu:Ultrakompaktais 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm formas faktors viegli iederas robota ķermenī, atstājot vairāk vietas baterijām, sensoriem un citiem funkcionāliem moduļiem.
Stabils un uzticams augstas intensitātes kustībā:Plates līmeņa integrētais dizains samazina ar vibrāciju saistītos savienojuma riskus, savukārt 3G vibrācija un 30G trieciena validācija nodrošina uzticamu darbību skriešanas, lēkšanas un šķēršļu pārvarēšanas laikā.
Viegla perifērijas mākslīgā intelekta skaitļošana:Integrētais 6 TOPS NPU atbalsta vieglu mākslīgā intelekta (AI) secinājumus reljefa atpazīšanai, dinamiskai šķēršļu novēršanai un līdzīgām funkcijām, nodrošinot skaitļošanas pamatu četrkājainiem robotiem, lai tie varētu attīstīties no autonomas pārvietošanās līdz autonomai lēmumu pieņemšanai.
