APQ Flagship Embodied Intelligence Controller TER40J-A6 in een toepassing voor een tweebenige humanoïde robot
Tweebenige humanoïde robots vertegenwoordigen het hoogtepunt van technologieën voor belichaamde intelligentie. Hun mensachtige vorm maakt een naadloze aanpassing aan menselijke werkomgevingen mogelijk, waardoor ze brede toepassingsmogelijkheden hebben in industriële productie, commerciële diensten en speciale operaties. De dynamische evenwichtsuitdagingen die de tweebenige structuur met zich meebrengt, stellen echter veel hogere eisen aan het kernbesturingssysteem dan bij andere robotvormen: het moet de volledige gesloten lus van waarneming, besluitvorming en besturing binnen milliseconden voltooien.
Na meerdere evaluatierondes en een grondige praktijktest heeft de klant uiteindelijk gekozen voor APQ's vlaggenschip op het gebied van geïntegreerde intelligentiecontrollers, de TER40J-A6, als het kernbesturingsplatform voor zijn nieuwe generatie tweebenige humanoïde robot.
Klantuitdaging
Extreem hoge vraag naar AI-computing:De tweebenige humanoïde robot moet multimodale, grootschalige modellen in realtime aan de rand van het netwerk verwerken om complexe AI-taken uit te voeren, zoals omgevingswaarneming, semantisch begrip en taakplanning. Dit vereist AI-prestaties op het niveau van duizend TOPS.
Gesynchroniseerde multi-channel HD-video-opname:De robot heeft meerdere HD-camera's nodig voor een 360-graden omgevingswaarneming. Dit vereist dat de controller meerdere GMSL2-camera-interfaces en GNSS-tijdsynchronisatiemogelijkheden ondersteunt.
Co-existentie van snelle netwerken en realtime industriële signalen:Het vereist een 10GbE-netwerk voor grootschalige dataoverdracht en het extraheren van trainingsdata, en ondersteunt tevens het EtherCAT industriële real-time Ethernet-protocol om alle gewrichtsmotoren van de robot aan te sturen.
Realtime geïntegreerde besturing van grote en kleine hersenen:Voor tweebenige voortbeweging zijn extreem korte bewegingsbesturingscycli vereist. De communicatielatentie van traditionele architecturen met "gescheiden grote en kleine hersenen" voldoet niet aan de realtime-eisen van zeer dynamische tweebenige voortbeweging, waardoor een geïntegreerde computer- en besturingsarchitectuur essentieel is.
Rijke industriële communicatie-interfaces:De controller moet gelijktijdig communiceren met servomotoren, krachtsensoren, IMU's, LiDAR's en andere apparaten, waarvoor meerdere CAN FD-kanalen, seriële poorten, GPIO en andere uitgebreide interfaces nodig zijn.
Trillingsbestendigheid voor zeer dynamische toepassingen:Tijdens zeer dynamische bewegingen zoals rennen, springen en dansen, wordt een tweebenige humanoïde robot blootgesteld aan intense trillingen en schokken. Dit vereist dat de controller beschikt over een uitstekend trillingsdempend ontwerp en vergrendelende interfacestructuren.
APQ-oplossing
2070 TFLOPS aan AI-prestaties, waarbij de functies van een groot en een klein brein worden geïntegreerd:De TER40J-A6 is uitgerust met de NVIDIA Jetson Thor T5000-kernmodule, die AI-prestaties levert tot 2070 TFLOPS (FP4 sparse). Vergeleken met het Jetson AGX Orin-platform is dit een kwalitatieve sprong voorwaarts: met meer CPU-kernen en ongeveer twee tot drie keer zoveel CPU-prestaties. Dit niveau van rekenkracht stelt humanoïde robots met twee benen in staat om grootschalige visie-taalmodellen, multimodale perceptiemodellen en complexe taakplanningsalgoritmen in realtime aan de edge uit te voeren, waardoor end-to-end intelligente verwerking van "perceptie" tot "besluitvorming" mogelijk wordt.
8 GMSL2-camera-interfaces voor panoramische waarneming:De TER40J-A6 is standaard uitgerust met 8 GMSL2-camera-interfaces en ondersteunt GNSS-tijdsynchronisatie. Deze acht camera-interfaces kunnen rechtstreeks worden aangesloten op meerdere HD-camera's, waardoor 360-graden omgevingswaarneming zonder blinde vlekken mogelijk is voor humanoïde robots met twee benen. GNSS-tijdsynchronisatie zorgt voor een nauwkeurige uitlijning over meerdere beeldstromen, wat hoogwaardige dataondersteuning biedt voor kernfuncties zoals SLAM-mapping, objecttracking en dynamische obstakelvermijding.
Geïntegreerde computer- en besturingsarchitectuur, die de scheiding tussen grote en kleine hersenen opheft:De TER40J-A6, gebouwd op het Jetson Thor-platform, is gepositioneerd als een vlaggenschip onder de geïntegreerde controllers voor AI-perceptie en -besluitvorming. Het vervult niet alleen de rol van "grote hersenen" voor AI-perceptie en -besluitvorming, maar neemt ook de rol van "kleine hersenen" op zich voor realtime bewegingsbesturing via de uitgebreide industriële communicatie-interfaces. Hiermee wordt een uniform ontwerp voor grote en kleine hersenen gerealiseerd. Deze architectuur elimineert fundamenteel de vertraging in de besturing die wordt veroorzaakt door communicatievertraging in traditionele, gescheiden oplossingen met "grote hersenen + kleine hersenen" en biedt een solide hardwarebasis voor zeer dynamische realtime besturing bij tweebenige voortbeweging.
Uitgebreide upgrade van industriële communicatie voor integratie van meerdere apparaten:De TER40J-A6 heeft een uitgebreide interface-upgrade ondergaan voor toepassingen met tweebenige humanoïde robots: 2 × 10GbE-poorten + 4 × onafhankelijke Gigabit Ethernet-poorten (sommige Gigabit-poorten ondersteunen EtherCAT): De 10GbE-poorten maken snelle extractie van grote hoeveelheden trainingsdata voor modellen mogelijk, wat hoogwaardig materiaal oplevert voor continue iteratie en optimalisatie van AI-algoritmen. De Gigabit-poorten kunnen worden toegewezen aan communicatie tussen gewrichten en servo's, LiDAR-toegang en backend-communicatie, waardoor verkeersscheiding mogelijk is zonder congestie; 4 CAN FD-kanalen: Directe interface met het servo-aandrijfsysteem van de tweebenige humanoïde robot voor nauwkeurige, gesynchroniseerde besturing van meerdere assen; 2 RS232/RS485-poorten: Stabiele aansluiting van randapparatuur zoals krachtsensoren en IMU's; 16 GPIO-kanalen: Faciliteren uitbreiding voor alarmuitgangen, statusindicaties en andere actuatorinterfaces; Extra I2C-, SPI-, TTL-, PPS_IN- en 2 PWM-interfaces voor uitgebreide aanpassingsmogelijkheden; 3 USB 10 Gbps + 1 USB 5 Gbps-poorten voor het aansluiten van snelle opslag, industriële camera's, spraakmodules, radar, krachtsensoren en andere apparaten; 1 HDMI-displayinterface voor lokale debugging en visualisatie.
Volledig interface-antivibratieontwerp voor zeer dynamische werking:Tijdens zeer dynamische bewegingen zoals rennen, springen en dansen, wordt de controller van een tweebenige humanoïde robot blootgesteld aan continue, intense trillingen en schokken. De TER40J-A6 beschikt over een volledig geïntegreerd, systematisch anti-vibratieontwerp op interfaceniveau: GMSL-camera-interfaces zijn voorzien van ingebouwde vergrendelingsmechanismen om een veilige verbinding te garanderen voor meerdere HD-camera's tijdens intense bewegingen; netwerkinterfaces maken gebruik van de Mini I/O-vormfactor en zijn eveneens voorzien van vergrendelingsmechanismen, wat een superieure trillingsbestendigheid biedt in vergelijking met traditionele RJ45-connectoren; USB-interfaces bieden gereserveerde schroefbevestigingspunten rond de poorten, waardoor kabels extra kunnen worden verstevigd door middel van bevestiging. Dit complete interfaceschema zorgt ervoor dat de controller prototype-robots stabiel kan ondersteunen bij het uitvoeren van complexe, zeer dynamische en impactvolle bewegingen zoals dansen en salto's.
Draadloze uitbreiding en industriële betrouwbaarheid:De TER40J-A6 ondersteunt een M.2 Key-M-slot voor NVMe SSD-uitbreiding, een M.2 Key-B-slot voor 4G/5G-module-uitbreiding en een M.2 Key-E-slot voor Wi-Fi/Bluetooth-module-uitbreiding. Aan de zijkant zijn gereserveerde debug- en flashinterfaces, evenals een SIM-kaartsleuf, aanwezig voor eenvoudig onderhoud en upgrades. De gehele unit meet slechts 168,2 × 130 × 72,6 mm, maakt gebruik van intelligente actieve ventilatorkoeling, ondersteunt een breed voedingsspanningsbereik van 12–28 VDC, biedt een bedrijfstemperatuurbereik van -20 tot 50 °C en een opslagtemperatuurbereik van -40 tot 80 °C, en heeft strenge trillings- en schoktests doorstaan.
Waardevolle resultaten:
Volledige doorbraak van het computerknelpunt:Met een ultrahoge AI-prestatie van 2070 TFLOPS kunnen multimodale, grote modellen in realtime aan de rand van het netwerk draaien. De reactiesnelheid voor complexe AI-taken zoals omgevingswaarneming, semantisch begrip en taakplanning heeft een kwalitatieve sprong voorwaarts gemaakt ten opzichte van traditionele oplossingen. Dit biedt een krachtige computerbasis voor tweebenige humanoïde robots om te evolueren van louter "lopen" naar "denken en beslissingen nemen".
Geïntegreerde grote en kleine hersenen, vrijwel geen reactietijd:De geïntegreerde computer- en besturingsarchitectuur van het Jetson Thor-platform elimineert volledig de communicatievertraging van traditionele, gescheiden oplossingen met een "groot brein en een klein brein". Bewegingsbesturingscommando's voor tweebenige loopbewegingen kunnen de cyclus van waarneming tot uitvoering binnen nanoseconden voltooien, waardoor de loopstabiliteit en de dynamische reactiesnelheid aanzienlijk verbeteren.
Panoramisch zicht zonder blinde vlekken:De 8 GMSL2-camera-interfaces, in combinatie met GNSS-tijdsynchronisatie, maken nauwkeurige acquisitie en temporele uitlijning van meerdere HD-beeldstromen mogelijk. Hierdoor kan de robot met zijn 360-gradenperceptie diverse scenario's afdekken, zoals complexe terreinherkenning, dynamische obstakelvermijding en doelvolging.
Zowel snelle communicatie als realtime besturing:De twee 10GbE-poorten zorgen voor snelle aggregatie van HD-video- en perceptiegegevens, waardoor trainingsgegevens voor grote modellen snel kunnen worden geëxtraheerd en continue optimalisatie van AI-algoritmen mogelijk is. De vier GbE-poorten ondersteunen EtherCAT, waardoor realtime aansturing van gewrichtsmotoren op microsecondenniveau mogelijk is.
Volledige interface-antivibratiebescherming voor zeer dynamische taken:Meerdere antivibratiemaatregelen – waaronder vergrendelde GMSL-connectoren, vergrendelbare Mini I/O-netwerkpoorten en schroefbevestigingen rond USB-interfaces – zorgen voor een stabiele werking van de controller tijdens zeer dynamische bewegingen zoals hardlopen, springen en dansen. Hiermee worden fundamentele problemen opgelost die zich in traditionele oplossingen voordoen, waarbij trillingen losse verbindingen en tijdelijke signaalonderbrekingen veroorzaken.
Integratie van meerdere apparaten op één platform, waardoor de systeemarchitectuur aanzienlijk wordt vereenvoudigd:Dankzij de uitgebreide interfaces, waaronder 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO en I2C/SPI/PPS, is één platformverbinding mogelijk voor servomotoren, krachtsensoren, IMU's, LiDAR's, HD-camera's en andere apparaten. De volledige systeemimplementatie kan worden voltooid zonder extra uitbreidingsmodules, waardoor de complexiteit van de systeemintegratie en de materiaalkosten aanzienlijk worden verlaagd.
