Divkājainie humanoīdie roboti ir iemiesotā intelekta tehnoloģiju kulminācija. To cilvēkveidīgā forma nodrošina nemanāmu pielāgošanos cilvēku darba videi, sniedzot tiem plašas pielietojuma iespējas rūpnieciskajā ražošanā, komerciālajos pakalpojumos un speciālajās operācijās. Tomēr dinamiskā līdzsvara izaicinājumi, ko rada divkājainā struktūra, izvirza daudz augstākas prasības pamata vadības sistēmai nekā citām robotu formām — tai ir jāpabeidz pilna uztveres, lēmumu pieņemšanas un kontroles slēgtā cilpa milisekundēs.
Pēc vairākām novērtēšanas kārtām un stingras lauka validācijas klients galu galā izvēlējās APQ vadošo iemiesotās intelekta kontrolieri TER40J-A6 kā galveno vadības platformu savam jaunās paaudzes divkājainajam humanoīdajam robotam.
Klienta izaicinājums
Ārkārtīgs mākslīgā intelekta skaitļošanas pieprasījums:Divkājainajam humanoīdajam robotam reāllaikā uz perifērijas ir jādarbina lieli multimodāli modeļi, lai veiktu sarežģītus mākslīgā intelekta uzdevumus, piemēram, vides uztveri, semantisko izpratni un uzdevumu plānošanu, kam nepieciešama mākslīgā intelekta veiktspēja tūkstoš TOPS līmenī.
Sinhronizēta daudzkanālu HD video iegūšana:Lai panāktu 360 grādu vides uztveri, robotam ir nepieciešamas vairākas HD kameras, un kontrolierim ir jāatbalsta vairākas GMSL2 kameru saskarnes un GNSS laika sinhronizācijas iespējas.
Ātrgaitas tīklu un reāllaika rūpniecisko signālu līdzāspastāvēšana:Tam ir nepieciešams 10GbE klases tīkls liela mēroga datu pārraidei un apmācības datu ieguvei, vienlaikus atbalstot arī EtherCAT rūpniecisko reāllaika Ethernet protokolu visu robota locītavu motoru vadīšanai.
Reāllaika integrēta lielo/mazo smadzeņu kontrole:Divkāju iešanai nepieciešami ārkārtīgi īsi kustības vadības cikli. Tradicionālo "atdalīto lielo smadzeņu un mazo smadzeņu" arhitektūru komunikācijas latentums nespēj apmierināt ļoti dinamiskas divkāju pārvietošanās reāllaika prasības, tāpēc ir nepieciešama integrēta skaitļošanas un vadības arhitektūra.
Bagātīgas rūpnieciskās komunikācijas saskarnes:Kontrolierim vienlaikus ir jāsadarbojas ar kopīgiem servomotoriem, spēka sensoriem, IMU, LiDAR un citām ierīcēm, kam nepieciešami vairāki CAN FD kanāli, seriālie porti, GPIO un citas plašas saskarnes.
Vibrācijas izturība augstas dinamiskas darbības laikā:Ļoti dinamisku kustību, piemēram, skriešanas, lēkšanas un dejošanas, laikā divkājains humanoīds robots tiek pakļauts intensīvai vibrācijai un triecieniem, tāpēc kontrolierim ir jābūt izcilam vibrācijas slāpēšanas dizainam un bloķējošām saskarnes struktūrām.
APQ risinājums
2070 TFLOPS mākslīgā intelekta veiktspējas, integrējot lielo un mazo smadzeņu funkcijas:TER40J-A6 ir aprīkots ar NVIDIA Jetson Thor T5000 kodola moduli, kas nodrošina mākslīgā intelekta veiktspēju līdz pat 2070 TFLOPS (FP4 reti). Salīdzinot ar Jetson AGX Orin platformu, tas ir kvalitatīvs lēciens — ar vairāk centrālā procesora kodoliem un aptuveni divas līdz trīs reizes lielāku centrālā procesora veiktspēju. Šāds skaitļošanas jaudas līmenis ļauj divkājainiem humanoīdiem robotiem reāllaikā palaist liela mēroga redzes valodas modeļus, multimodālus uztveres modeļus un sarežģītus uzdevumu plānošanas algoritmus perifērijā, patiesi nodrošinot pilnīgu intelektuālu apstrādi no “uztveres” līdz “lēmumu pieņemšanai”.
8 GMSL2 kameru saskarnes panorāmas uztverei:TER40J-A6 standarta aprīkojumā ir 8 GMSL2 kameru saskarnes un atbalsta GNSS laika sinhronizāciju. Šīs astoņas kameru saskarnes var tieši savienoties ar vairākām HD kamerām, nodrošinot divkājainiem humanoīdiem robotiem 360 grādu vides uztveri bez aklās zonas. GNSS laika sinhronizācija nodrošina precīzu izlīdzināšanu vairākās attēlu plūsmās, nodrošinot augstas kvalitātes datu atbalstu tādām pamatfunkcijām kā SLAM kartēšana, mērķa izsekošana un dinamiska šķēršļu novēršana.
Vienota skaitļošanas un vadības arhitektūra, kas novērš lielo/mazo smadzeņu atdalīšanu:Uz Jetson Thor platformas veidotais TER40J-A6 ir pozicionēts kā vadošais integrētais lielo smadzeņu/mazo smadzeņu kontrolieris iemiesotajam intelektam. Tas ne tikai pilda “lielo smadzeņu” lomu mākslīgā intelekta uztverē un lēmumu pieņemšanā, bet arī uzņemas “mazo smadzeņu” lomu reāllaika kustības vadībā, izmantojot savas bagātīgās rūpnieciskās komunikācijas saskarnes, patiesi realizējot vienotu lielo smadzeņu/mazo smadzeņu dizainu. Šī arhitektūra principiāli novērš vadības aizturi, ko izraisa komunikācijas aizkave tradicionālajos “lielo smadzeņu + mazo smadzeņu” atdalītajos risinājumos, un nodrošina stabilu aparatūras pamatu ļoti dinamiskai reāllaika vadībai divkājainā kustībā.
Visaptveroša rūpnieciskās komunikācijas jaunināšana vairāku ierīču integrācijai:TER40J-A6 ir piedzīvojis visaptverošu saskarnes jauninājumu divkājainu humanoīdu robotu lietojumprogrammām: 2 × 10 GbE porti + 4 × neatkarīgi gigabitu Ethernet porti (daži no gigabitu portiem atbalsta EtherCAT): 10 GbE porti nodrošina ātru lielu modeļu apmācības datu ieguvi, nodrošinot augstas kvalitātes materiālu nepārtrauktai mākslīgā intelekta algoritma iterācijai un optimizācijai. Gigabitu portus var veltīt kopīgai servo komunikācijai, LiDAR piekļuvei un aizmugures komunikācijai, nodrošinot datplūsmas atdalīšanu bez pārslodzes; 4× CAN FD kanāli: Tieši savienojas ar divkājainā humanoīda robota kopīgo servo piedziņas sistēmu, lai panāktu daudzu asu augstas precizitātes sinhronizētu vadību; 2× RS232/RS485 porti: Stabili savieno perifērijas ierīces, piemēram, spēka sensorus un IMU; 16× GPIO kanāli: Atvieglo trauksmes izeju, statusa indikāciju un citu izpildmehānismu saskarņu paplašināšanu; Papildu I2C, SPI, TTL, PPS_IN un 2× PWM saskarnes, lai atbilstu padziļinātām pielāgošanas prasībām; 3× USB 10 Gbps + 1× USB 5 Gbps porti ātrdarbīgas atmiņas, rūpniecisko kameru, balss moduļu, radaru, spēka sensoru un citu ierīču pievienošanai; 1× HDMI displeja saskarne lokālai atkļūdošanai un vizualizācijai.
Pilna saskarnes pretvibrācijas konstrukcija augstas dinamikas darbībai:Ļoti dinamisku darbību, piemēram, skriešanas, lēkšanas un dejošanas, laikā divkājainā humanoīda robota kontrolieris tiek pakļauts nepārtrauktai augstas intensitātes vibrācijai un triecieniem. TER40J-A6 ir aprīkots ar pilnas ķēdes, sistemātisku vibrācijas slāpēšanas dizainu saskarnes līmenī: GMSL kameru saskarnēm ir iebūvētas aizbīdņu bloķēšanas struktūras, lai nodrošinātu drošu savienojumu ar vairākām HD kamerām intensīvas kustības laikā; tīkla saskarnes izmanto Mini I/O formas faktoru un ir aprīkotas arī ar bloķēšanas mehānismiem, kas piedāvā labāku vibrācijas izturību salīdzinājumā ar tradicionālajiem RJ45 savienotājiem; USB saskarnes nodrošina rezervētas skrūvju stiprinājuma pozīcijas ap portiem, ļaujot kabeļus vēl vairāk nostiprināt, nostiprinot; šī pilnīgā saskarnes shēma nodrošina, ka kontrolieris var stabili atbalstīt prototipa robotus, veicot sarežģītas, ļoti dinamiskas, lielas ietekmes darbības, piemēram, dejošanu un salto.
Bezvadu paplašināšana un rūpnieciskas klases uzticamība:TER40J-A6 atbalsta M.2 Key-M slotu NVMe SSD paplašināšanai, M.2 Key-B slotu 4G/5G moduļa paplašināšanai un M.2 Key-E slotu Wi-Fi/Bluetooth moduļa paplašināšanai. Ērtai apkopei un jaunināšanai sānos ir nodrošinātas rezervētas atkļūdošanas un mirgošanas saskarnes, kā arī SIM kartes slots. Visas ierīces izmēri ir tikai 168,2 × 130 × 72,6 mm, tā izmanto viedu aktīvo ventilatora dzesēšanu, atbalsta 12–28 VDC plaša diapazona barošanas ieeju, piedāvā darba temperatūras diapazonu no -20 līdz 50 °C un uzglabāšanas temperatūras diapazonu no -40 līdz 80 °C, un ir izturējusi stingras vibrācijas un trieciena pārbaudes.
Vērtību sasniegumi:
Datortehnikas sašaurinājuma pilnīga pārvarēšana:Ar īpaši augstu mākslīgā intelekta veiktspēju 2070 teraflops (1 TFLOPS) multimodāli lieli modeļi var darboties reāllaikā perifērijā. Reakcijas ātrums sarežģītos mākslīgā intelekta uzdevumos, piemēram, vides uztverē, semantiskajā izpratnē un uzdevumu plānošanā, ir sasniedzis kvalitatīvu lēcienu salīdzinājumā ar tradicionālajiem risinājumiem, nodrošinot jaudīgu skaitļošanas pamatu divkājainiem humanoīdiem robotiem, lai tie varētu attīstīties no vienkārši "spējīgiem staigāt" uz "spējīgiem domāt un pieņemt lēmumus".
Vienota lielo smadzeņu un mazo smadzeņu grupa, gandrīz nulles kontroles latentums:Jetson Thor platformas integrētā skaitļošanas un vadības arhitektūra pilnībā novērš tradicionālo “lielo smadzeņu + mazo smadzeņu” atdalīto risinājumu komunikācijas latentumu. Kustību vadības komandas divkāju iešanai var pabeigt ciklu no uztveres līdz izpildei nanosekundēs, ievērojami uzlabojot iešanas stabilitāti un dinamiskās reakcijas ātrumu.
Panorāmas uztvere bez aklās zonas:8 GMSL2 kameru saskarnes apvienojumā ar GNSS laika sinhronizāciju nodrošina precīzu vairāku HD attēlu plūsmu iegūšanu un laika izlīdzināšanu, ļaujot robota 360 grādu uztveres spējai aptvert dažādas scenāriju vajadzības, piemēram, sarežģīta reljefa atpazīšanu, dinamisko šķēršļu novēršanu un mērķa izsekošanu.
Gan ātrgaitas saziņa, gan vadība reāllaikā:2× 10GbE porti nodrošina HD video un uztveres datu ātrdarbīgu apkopošanu, ļaujot ātri iegūt apmācības datus lieliem modeļiem un atbalstot nepārtrauktu mākslīgā intelekta algoritma optimizāciju. 4× GbE porti atbalsta EtherCAT, nodrošinot locītavu motoru mikrosekundes līmeņa reāllaika vadību.
Pilnas saskarnes vibrācijas aizsardzība augstas dinamikas uzdevumiem:Vairāki pretvibrācijas pasākumi, tostarp ar fiksatoru fiksējami GMSL savienotāji, bloķējamas Mini I/O tīkla pieslēgvietas un skrūvju stiprinājuma pozīcijas ap USB saskarnēm, nodrošina stabilu kontroliera darbību ļoti dinamisku darbību, piemēram, skriešanas, lēkšanas un dejošanas, laikā, būtībā risinot pastāvīgās problēmas tradicionālajos risinājumos, kur vibrācija izraisa vaļīgas saskarnes un īslaicīgus signāla pārtraukumus.
Vairāku ierīču integrācija vienā platformā, ievērojami vienkāršojot sistēmas arhitektūru:Bagātīgas saskarnes, tostarp 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO un I2C/SPI/PPS, nodrošina vienas platformas savienojumu locītavu servo motoriem, spēka sensoriem, IMU, LiDAR, HD kamerām un citām ierīcēm. Pilnu sistēmas izvietošanu var veikt bez papildu paplašināšanas moduļiem, ievērojami samazinot sistēmas integrācijas sarežģītību un BOM izmaksas.
