APQ водечки отелотворен контролер за интелигенција TER40J-A6 во апликација за двоножен хуманоиден робот
Двоножните хуманоидни роботи претставуваат кулминација на технологиите за отелотворена интелигенција. Нивната човечка форма овозможува непречено прилагодување кон човечките работни средини, давајќи им широки перспективи за примена во индустриското производство, комерцијалните услуги и специјалните операции. Сепак, предизвиците за динамичка рамнотежа што ги носи двоножната структура наметнуваат многу повисоки барања на основниот систем за контрола отколку оние на другите форми на роботи - тој мора да ја заврши целосната затворена јамка на перцепција, донесување одлуки и контрола во рок од милисекунди.
По повеќе рунди на евалуација и ригорозна теренска валидација, клиентот на крајот го избра водечкиот контролер за отелотворена интелигенција на APQ, TER40J-A6, како основна контролна платформа за неговиот двоножен хуманоиден робот од новата генерација.
Предизвик на клиентите
Екстремна побарувачка за вештачко пресметување:Двоножниот хуманоиден робот мора да работи со мултимодални големи модели во реално време на работ за да извршува сложени задачи со вештачка интелигенција, како што се перцепција на околината, семантичко разбирање и планирање на задачи, што бара перформанси на вештачката интелигенција на ниво од илјада врвови.
Синхронизирано повеќеканално снимање на HD видео:На роботот му се потребни повеќе HD камери за да постигне перцепција на околината од 360 степени, што бара од контролерот да поддржува повеќе интерфејси на GMSL2 камери и можност за синхронизација на времето преку GNSS.
Коегзистенција на мрежно поврзување со голема брзина и индустриски сигнали во реално време:Потребно е мрежно поврзување од 10GbE-класа за пренос на податоци од голем обем и екстракција на податоци за обука, а истовремено го поддржува и индустрискиот Ethernet протокол во реално време EtherCAT за погон на сите зглобни мотори на роботот.
Интегрирана контрола на голем/мал мозок во реално време:Двоножното одење бара екстремно кратки циклуси на контрола на движењето. Латенцијата на комуникацијата на традиционалните архитектури со „одделени големи и мали мозочни“ делови не може да ги задоволи барањата во реално време за високо динамично двоножно движење, што ја прави интегрираната архитектура за пресметување и контрола неопходна.
Богати индустриски комуникациски интерфејси:Контролерот мора истовремено да се поврзува со зглобни серво мотори, сензори за сила, IMU, LiDAR и други уреди, што бара повеќе CAN FD канали, сериски порти, GPIO и други обемни интерфејси.
Отпорност на вибрации за високодинамично работење:За време на високо динамични движења како што се трчање, скокање и танцување, двоножен хуманоиден робот е подложен на интензивни вибрации и удари, што бара од контролерот да има извонреден дизајн против вибрации и структури на интерфејс за заклучување.
APQ решение
2070 TFLOPS на перформанси на вештачката интелигенција, интегрирање на функциите на големиот и малиот мозок:TER40J-A6 е опремен со основниот модул NVIDIA Jetson Thor T5000, кој испорачува перформанси на вештачка интелигенција до 2070 TFLOPS (FP4 sparse). Во споредба со платформата Jetson AGX Orin, тој претставува квалитативен скок - со повеќе процесорски јадра и приближно два до три пати поголеми перформанси на процесорот. Ова ниво на компјутерска моќ им овозможува на двоножните хуманоидни роботи да извршуваат модели на јазик на вид во голем обем, мултимодални модели на перцепција и сложени алгоритми за планирање задачи во реално време на работ, навистина овозможувајќи интелигентна обработка од крај до крај од „перцепција“ до „донесување одлуки“.
8 GMSL2 интерфејси за камери за панорамска перцепција:TER40J-A6 стандардно доаѓа со 8 GMSL2 интерфејси за камери и поддржува GNSS синхронизација на времето. Овие осум интерфејси за камери можат директно да се поврзат со повеќе HD камери, овозможувајќи перцепција на околината од 360 степени без слепа точка за двоножни хуманоидни роботи. GNSS синхронизацијата на времето обезбедува прецизно усогласување низ повеќе потоци на слики, обезбедувајќи висококвалитетна поддршка за податоци за основни функции како што се мапирање SLAM, следење на цели и динамичко избегнување на пречки.
Унифицирана архитектура за пресметување и контрола, елиминирање на одвојувањето помеѓу голем/мал мозок:Изграден на платформата Jetson Thor, TER40J-A6 е позициониран како водечки интегриран контролер на голем/мал мозок за отелотворена интелигенција. Тој не само што ја извршува улогата на „голем мозок“ за перцепција и донесување одлуки со вештачка интелигенција, туку ја презема и улогата на „мал мозок“ за контрола на движењето во реално време преку своите богати индустриски комуникациски интерфејси, навистина реализирајќи унифициран дизајн на голем/мал мозок. Оваа архитектура фундаментално го елиминира застојот во контролата предизвикан од задоцнување во комуникацијата кај традиционалните одделни решенија „голем мозок + мал мозок“ и обезбедува солидна хардверска основа за високо динамична контрола во реално време при двоножно движење.
Сеопфатно надградување на индустриската комуникација за интеграција на повеќе уреди:TER40J-A6 претрпе сеопфатна надградба на интерфејсот за апликации со двоножни хуманоидни роботи: 2 × 10GbE порти + 4 × независни гигабитни етернет порти (некои од гигабитните порти поддржуваат EtherCAT): 10GbE портите овозможуваат брзо извлекување на податоци за обука од голем модел, обезбедувајќи висококвалитетен материјал за континуирана итерација и оптимизација на алгоритмите со вештачка интелигенција. Гигабитните порти можат да бидат наменети за заедничка серво комуникација, LiDAR пристап и backend комуникација, овозможувајќи раздвојување на сообраќајот без застој; 4× CAN FD канали: Директно се поврзуваат со заедничкиот серво погонски систем на двоножниот хуманоиден робот за да се постигне повеќеосна високопрецизна синхронизирана контрола; 2× RS232/RS485 порти: Стабилно поврзување на периферни уреди како што се сензори за сила и IMU; 16× GPIO канали: Олеснување на проширувањето за излези за аларми, индикации за статус и други интерфејси на актуатори; Дополнителни I2C, SPI, TTL, PPS_IN и 2× PWM интерфејси за да се задоволат барањата за длабинско прилагодување; 3× USB 10Gbps + 1× USB 5Gbps порти за поврзување на складирање со голема брзина, индустриски камери, гласовни модули, радар, сензори за сила и други уреди; 1× HDMI интерфејс за прикажување за локално дебагирање и визуелизација.
Дизајн против вибрации со целосен интерфејс за високодинамично работење:За време на високо динамични дејства како што се трчање, скокање и танцување, контролерот на двоножен хуманоиден робот е подложен на континуирани вибрации и удари со висок интензитет. TER40J-A6 има целосен синџир, систематски дизајн против вибрации на ниво на интерфејс: GMSL интерфејсите на камерите имаат вградени структури со заклучување за да обезбедат безбедни врски за повеќе HD камери за време на интензивно движење; Мрежните интерфејси го прифаќаат форматот Mini I/O, а исто така имаат и механизми за заклучување, нудејќи супериорна отпорност на вибрации во споредба со традиционалните RJ45 конектори; USB интерфејсите обезбедуваат резервирани позиции за монтирање со завртки околу портите, овозможувајќи каблите дополнително да се зајакнат со прицврстување; Оваа комплетна шема на интерфејс гарантира дека контролерот може стабилно да поддржува прототип роботи во извршување на сложени, високо динамични дејства со висок удар, како што се танцување и салто.
Безжично проширување и сигурност на индустриски степен:TER40J-A6 поддржува слот M.2 Key-M за проширување на NVMe SSD, слот M.2 Key-B за проширување на 4G/5G модул и слот M.2 Key-E за проширување на Wi-Fi/Bluetooth модулот. Резервирани интерфејси за дебагирање и флеширање, како и слот за SIM картичка, се обезбедени од страната за практично одржување и надградба. Целата единица има димензии од само 168,2 × 130 × 72,6 mm, користи интелигентно активно ладење со вентилатор, поддржува влез на напојување од 12–28 VDC со широк опсег, нуди опсег на работна температура од -20 до 50°C и опсег на температура на складирање од -40 до 80°C и поминала ригорозни тестирања за вибрации и удари.
Вредносни достигнувања:
Целосен пробив во тесното грло на компјутерите:Со 2070 TFLOPS ултра високи перформанси на вештачката интелигенција, мултимодалните големи модели можат да работат во реално време на работ. Брзината на одговор за сложени задачи со вештачка интелигенција, како што се перцепција на околината, семантичко разбирање и планирање на задачи, постигна квалитативен скок во однос на традиционалните решенија, обезбедувајќи моќна компјутерска основа за двоножни хуманоидни роботи да еволуираат од само „способни за одење“ до „способни за размислување и донесување одлуки“.
Унифициран голем и мал мозок, латенција на контрола близу нула:Интегрираната архитектура за пресметување и контрола на платформата Jetson Thor целосно ја отстранува комуникациската латенција на традиционалните одделни решенија „голем мозок + мал мозок“. Командите за контрола на движењето за двоножно одење можат да го завршат циклусот од перцепција до извршување во рок од наносекунди, значително подобрувајќи ја стабилноста при одење и брзината на динамичен одговор.
Панорамска перцепција без слепи точки:8-те интерфејси на камерите GMSL2, во комбинација со GNSS временска синхронизација, овозможуваат прецизно снимање и временско усогласување на повеќе HD потоци на слики, овозможувајќи ѝ на роботот да перцепира од 360 степени да ги покрие разновидните потреби за сценарија, како што се препознавање на комплексен терен, динамичко избегнување на пречки и следење на целите.
И брза комуникација и контрола во реално време:2× 10GbE порти обезбедуваат брза агрегација на HD видео и податоци за перцепција, овозможувајќи брзо извлекување на податоци за обука за големи модели и поддржувајќи континуирана оптимизација на алгоритмите со вештачка интелигенција. 4× GbE порти поддржуваат EtherCAT, овозможувајќи контрола на моторите на зглобовите во реално време на ниво на микросекунда.
Целосна заштита од вибрации на интерфејсот за задачи со висока динамика:Повеќекратни мерки против вибрации - вклучувајќи GMSL конектори со заклучување, заклучување на Mini I/O мрежните порти и позиции на завртување околу USB интерфејсите - обезбедуваат стабилно работење на контролерот за време на високо динамични дејства како што се трчање, скокање и танцување, фундаментално решавајќи ги постојаните проблеми во традиционалните решенија каде што вибрациите предизвикуваат лабави интерфејси и моментални прекини на сигналот.
Интеграција на повеќе уреди на една платформа, што значително ја поедноставува системската архитектура:Богатите интерфејси, вклучувајќи 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO и I2C/SPI/PPS, овозможуваат поврзување на една платформа за серво уреди за поврзување, сензори за сила, IMU, LiDAR, HD камери и други уреди. Целосното распоредување на системот може да се заврши без дополнителни модули за проширување, значително намалувајќи ја комплексноста на системската интеграција и трошоците за BOM.
