Toepassingscase: APQ TER30R-A2 voor een vierpotige robot
Met biomimetische voortbeweging en een sterk aanpassingsvermogen aan complex terrein worden vierpotige robots snel ingezet voor energie-inspecties, openbare veiligheidspatrouilles, brandbestrijding en reddingswerk, en bewaking van industrieterreinen. In de praktijk stuiten hun bewegingsbesturingssystemen echter op diverse uitdagingen. De controller moet stabiel blijven bij hoogfrequente trillingen en abrupte houdingsveranderingen, meer dan 12 gewrichtsmotoren met hoge precisie synchroniseren en krachtige computerkracht integreren in een zeer beperkte behuizing waar elke millimeter telt.
Na meerdere productevaluatierondes en grondige veldtests heeft de klant de APQ TER30R-A2 bewegingsbesturingscontroller met ingebouwde intelligentie, die functioneert als een "cerebellum", geselecteerd als de kernbesturingseenheid voor zijn volgende generatie vierpotige robot.
Klantuitdaging
Strikte eisen aan realtime bewegingsbesturing:Rennen, springen en draaien stellen strenge eisen aan de besturingscyclus. Bij een besturingsfrequentie van 1000 Hz moet de systeemjitter onder de 20 μs blijven om een nauwkeurige en vloeiende synchronisatie tussen meerdere gewrichten te garanderen.
Integratie van apparaten met meerdere interfacesHet systeem moet gelijktijdig verbinding maken met LiDAR, dieptecamera's, een IMU, meer dan 12 gewrichtsmotoren en meerdere sensoren, waardoor een controller met uitgebreide industriële I/O-bronnen nodig is.
Ultracompacte ruimtebeperkingen:De ruimte in de romp en gewrichtscompartimenten van de robot is extreem beperkt. De controller moet de vereiste prestaties leveren in een ultradunne, compacte vormfactor, zodat er meer ruimte overblijft voor batterijen, sensoren en andere functionele modules.
Robuuste trillings- en schokbestendigheid:Tijdens het rennen, springen en het overwinnen van obstakels wordt de robot continu blootgesteld aan sterke trillingen en schokken. Een geïntegreerd ontwerp op printplaatniveau is daarom noodzakelijk om te voorkomen dat connectoren losraken door trillingen.
Lichtgewicht AI-computing aan de edge:De controller vereist ook edge AI-inferentiemogelijkheden om lichtgewicht algoritmen uit te voeren voor terreinherkenning, dynamische obstakelvermijding en vergelijkbare intelligente functies.
APQ-oplossing
Nauwkeurige bewegingsbesturing met 36-assige synchronisatie:De TER30R-A2 wordt aangedreven door een Rockchip RK3588 octa-core 64-bits processor met een geïntegreerde 6 TOPS NPU. Hij ondersteunt gesynchroniseerde besturing van maximaal 36 assen. Bij een besturingsfrequentie van 1000 Hz blijft de systeemjitter onder de 20 μs. Of het nu gaat om het coördineren van meerdere gewrichten tijdens het lopen, het uitvoeren van snelle bochten of het doorkruisen van complex terrein, de controller levert nauwkeurige en vloeiende bewegingsbesturing en biedt daarmee een stabiele en betrouwbare basis voor dynamische operaties van vierpotige robots.
Uitgebreide I/O voor integratie van meerdere apparaten:De TER30R-A2 beschikt over een speciaal voor vierpotige robotsystemen ontwikkelde I/O-architectuur, waarbij gewrichtsaandrijvingen, waarnemingsapparaten, industriële netwerken en actuatorinterfaces in één controller zijn samengebracht. • 4 × CAN FD-poorten: Directe aansluiting op meer dan 12 gewrichtsmotoren en hun aandrijfsystemen voor uiterst nauwkeurige, gesynchroniseerde meerassige besturing. • 3 Gigabit Ethernet-poorten: EtherCAT-ondersteuning voor deterministische, realtime industriële Ethernet-communicatie. • 1 × 2,5GbE-poort + 1 × GbE-poort: De 2,5GbE-poort zorgt voor een snelle verbinding met de perceptiecontroller, terwijl de GbE-poort de invoer van LiDAR-puntenwolkgegevens ondersteunt. • 8 USB-interfaces (3 x USB 5 Gbps Type-C, 1 x USB 2.0 Type-C en 4 x interne USB 2.0-headers): ondersteunen gelijktijdige aansluiting van LiDAR, dieptecamera's, inbedrijfstellingsgereedschap en andere randapparatuur. • 4 schakelbare RS-232/RS-485 seriële poorten: Betrouwbare connectiviteit voor IMU's, ultrasone sensoren en andere randapparatuur. • 8 × GPIO + 2 × PWM-kanalen: Flexibele uitbreiding voor lichtregeling, alarmuitgangen en andere actuatorinterfaces. • 1 × HDMI-uitgang + 1 × audio-interface: Handig voor lokale inbedrijfstelling en statusvisualisatie.
Ultracompact ontwerp voor flexibele integratie:Met afmetingen van slechts 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm is de controller uitzonderlijk compact, met een dikte die ongeveer gelijk is aan de diameter van een munt. De volledig aluminium behuizing ondersteunt montage met een beugel en kan eenvoudig worden geïntegreerd in de romp of gewrichtscompartimenten van de robot, waardoor waardevolle ruimte overblijft voor batterijen, sensoren en andere modules. Het geïntegreerde opslag- en geheugenontwerp elimineert het risico op losraken van connectoren door trillingen, waardoor een stabiele werking wordt gegarandeerd tijdens dynamisch rijden en missies op complex terrein.
Draadloze uitbreiding voor diverse implementaties:De controller biedt een M.2 Key-B-slot (USB 5 Gbps, 3042/3052-vormfactor, met een Nano-SIM-slot) voor 4G/5G-modules, evenals een M.2 Key-E-slot (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) voor Wi-Fi/Bluetooth-modules. Of het nu wordt ingezet bij afgelegen onderstations of voor patrouilles in stedelijke industrieterreinen, het maakt realtime connectiviteit met cloudplatforms en commandocentra mogelijk.
Industriële betrouwbaarheid voor dynamische toepassingen met hoge intensiteit:De TER30R-A2 is ontworpen voor mobiele robotomgevingen met hoge trillingen en schokken, en biedt tegelijkertijd een breed temperatuurbereik, een breed voedingsspanningsbereik en is gemakkelijk ter plaatse te onderhouden. • Bedrijfstemperatuur: -10°C tot 50°C; opslagtemperatuur: -40°C tot 80°C. • Gevalideerd door middel van 3G willekeurige trillings- en 30G schoktests voor betrouwbare werking tijdens hardlopen, springen en het overwinnen van obstakels. • Breed ingangsspanningsbereik van 12-28 VDC ondersteunt robotbatterijsystemen met verschillende spanningswaarden. • Het voorpaneel is voorzien van een aan/uit-schakelaar, een systeemherstelknop, een systeemresetknop en statusindicatoren voor efficiënte inbedrijfstelling en onderhoud op locatie.
Waardevolle resultaten:
Nauwkeurige en soepele bewegingscontrole:Een regelkring van 1000 Hz met een systeemjitter van minder dan 20 μs maakt gesynchroniseerde 36-assige besturing mogelijk, waardoor gewrichtsmotoren nauwkeurig worden aangestuurd voor natuurlijk rennen, springen en draaien, terwijl een stabiele houding behouden blijft op complex terrein.
Alles-in-één integratie van meerdere apparaten:4 CAN FD-poorten, 3 EtherCAT-compatibele Ethernet-poorten, 8 USB-poorten en 4 seriële poorten maken directe integratie van gewrichtsmotoren, LiDAR, dieptecamera's, IMU's en andere apparaten mogelijk zonder extra uitbreidingsmodules, waardoor de systeemarchitectuur aanzienlijk wordt vereenvoudigd..
Compacte implementatie bespaart waardevolle ruimte:Het ultracompacte formaat van 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm past gemakkelijk in de romp van de robot, waardoor er meer ruimte overblijft voor batterijen, sensoren en andere functionele modules.
Stabiel en betrouwbaar bij bewegingen met hoge intensiteit:Het geïntegreerde ontwerp op printplaatniveau minimaliseert de risico's van trillingsgerelateerde verbindingen, terwijl 3G-trillings- en 30G-schokvalidatie een betrouwbare werking garandeert tijdens hardlopen, springen en het overwinnen van obstakels.
Lichtgewicht AI-computing aan de rand van het netwerk:De geïntegreerde 6 TOPS NPU ondersteunt lichtgewicht edge AI-inferentie voor terreinherkenning, dynamische obstakelvermijding en vergelijkbare functies, en vormt de rekenkundige basis voor vierpotige robots om te evolueren van autonome voortbeweging naar autonome besluitvorming.
