Løsning

Applikasjonscasestudie: APQ TER30R-A2 for en firbent robot

Med biomimetisk bevegelse og sterk tilpasningsevne til komplekst terreng blir firbente roboter raskt tatt i bruk for strøminspeksjon, offentlig sikkerhetspatruljer, brannslukking og redning, og overvåking av industriparker. I virkelige utplasseringer står imidlertid bevegelseskontrollsystemene deres overfor flere utfordringer. Kontrolleren må forbli stabil under høyfrekvente vibrasjoner og brå holdningsendringer, synkronisere mer enn 12 leddmotorer med høy presisjon, og tilpasse høyytelsesdatabehandling til et svært begrenset kroppshulrom der hver millimeter plass teller.

Etter flere runder med produktevaluering og grundig felttesting valgte kunden APQ TER30R-A2 bevegelseskontroll «lillehjernen» med kroppslig intelligens som den viktigste bevegelseskontrollenheten for sin neste generasjons firbente robot.

Kundeutfordring

Krav til hard sanntidsbevegelseskontroll:Løping, hopping og snuing stiller strenge krav til kontrollsyklusen. Ved en kontrollfrekvens på 1000 Hz må systemjitter holde seg under 20 μs for å sikre presis og jevn synkronisering på tvers av flere ledd.
Integrering av flere grensesnittenheterSystemet må samtidig koble til LiDAR, dybdekameraer, en IMU, mer enn 12 leddmotorer og flere sensorer, noe som krever en kontroller med omfattende industrielle I/O-ressurser.
Ultrakompakte plassbegrensninger:Plassen inne i robotens torso og leddrom er ekstremt begrenset. Kontrolleren må levere den nødvendige ytelsen i en ultratynn, kompakt formfaktor, noe som gir mer plass til batterier, sensorer og andre funksjonelle moduler.
Robust vibrasjons- og støtmotstand:Under løping, hopping og forbikjøring av hindringer er roboten kontinuerlig utsatt for kraftig vibrasjon og støt. En integrert design på kortnivå er derfor nødvendig for å forhindre at kontaktene løsner under vibrasjoner.
Lettvekts Edge AI-databehandling:Kontrolleren krever også kant-AI-inferenskapasitet for å kjøre lette algoritmer for terrenggjenkjenning, dynamisk hindringsunngåelse og lignende intelligente funksjoner.

APQ-løsning

Presisjonsbevegelseskontroll med 36-akset synkronisering:TER30R-A2 drives av en Rockchip RK3588 åttekjerners 64-bits prosessor med en integrert 6 TOPS NPU. Den støtter synkronisert kontroll av opptil 36 akser. Med en kontrollfrekvens på 1000 Hz holder systemjitter seg under 20 μs. Enten det koordineres flere ledd under kjøring, utføres raske svinger eller krysses komplekst terreng, leverer kontrolleren presis og jevn bevegelseskontroll, noe som gir et stabilt og pålitelig grunnlag for dynamiske firbente robotoperasjoner.

Rik I/O for integrering av flere enheter:TER30R-A2 har en spesialbygd I/O-arkitektur for firedoblede robotsystemer, som konsoliderer ledddrev, persepsjonsenheter, industrielle nettverk og aktuatorgrensesnitt i én enkelt kontroller.
· 4 × CAN FD-porter: Direkte tilkobling til mer enn 12 leddmotorer og deres drivsystemer for høypresisjons synkronisert flerakset kontroll.
· 3 × Gigabit Ethernet-porter: EtherCAT-støtte for deterministisk industriell Ethernet-kommunikasjon i sanntid.
· 1 × 2,5 GbE-port + 1 × GbE-port: 2,5 GbE-porten gir høyhastighetsforbindelse med persepsjonskontrolleren, mens GbE-porten støtter LiDAR-punktskydatainngang.
· 8 × USB-grensesnitt (3 × USB 5 Gbps Type-C, 1 × USB 2.0 Type-C og 4 × interne USB 2.0-headere): Støtter samtidig tilkobling av LiDAR, dybdekameraer, idriftsettelsesverktøy og annet periferiutstyr.
· 4 × valgbare RS-232/RS-485 serielle porter: Pålitelig tilkobling for IMU-er, ultralydsensorer og annet periferiutstyr.
· 8 × GPIO + 2 × PWM-kanaler: Fleksibel utvidelse for lysstyring, alarmutganger og andre aktuatorgrensesnitt.
· 1 × HDMI-utgang + 1 × lydgrensesnitt: Praktisk for lokal igangkjøring og statusvisualisering.
Ultrakompakt design for fleksibel integrasjon:Med mål på bare 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm er kontrolleren usedvanlig kompakt, med en tykkelse omtrent lik diameteren på en mynt. Dens helaluminiumskabinett støtter brakettmontering og kan enkelt integreres i robotens torso eller leddrom, noe som bevarer verdifull plass til batterier, sensorer og andre moduler. Den innebygde integrerte lagrings- og minnedesignen eliminerer risikoen for at kontakter løsner forårsaket av vibrasjoner, noe som sikrer stabil drift under dynamisk kjøring og oppdrag i komplekst terreng.
Trådløs utvidelse for ulike implementeringer:Kontrolleren har et M.2 Key-B-spor (USB 5 Gbps, 3042/3052 formfaktorer, med et Nano-SIM-spor) for 4G/5G-moduler, samt et M.2 Key-E-spor (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) for Wi-Fi/Bluetooth-moduler. Enten den er distribuert på eksterne transformatorstasjoner eller for patruljer i urbane industriparker, muliggjør den sanntidstilkobling til skyplattformer og kommandosentre.
Industriell pålitelighet for dynamiske operasjoner med høy intensitet:TER30R-A2 er konstruert for mobile robotmiljøer med høy vibrasjon og støt, samtidig som den gir drift ved brede temperaturer, bred strømspenning og praktisk vedlikehold på stedet.
· Driftstemperatur: -10 °C til 50 °C; lagringstemperatur: -40 °C til 80 °C.
· Validert gjennom 3G tilfeldig vibrasjonstesting og 30G støttesting for pålitelig drift under løping, hopping og hinderovergang.
· 12–28 VDC bredt inngangsområde støtter robotbatterisystemer med forskjellige spenningsvurderinger.
· Frontpanelet har en integrert strømbryter, systemgjenopprettingsknapp, systemtilbakestillingsknapp og statusindikatorer for effektiv igangkjøring og vedlikehold på stedet.

Verdifulle prestasjoner:

Presis og jevn bevegelseskontroll:En kontrollsløyfe på 1000 Hz med systemjitter under 20 μs muliggjør synkronisert 36-akset kontroll, som nøyaktig driver leddmotorer for naturlig løping, hopping og sving, samtidig som stabil holdning opprettholdes i komplekst terreng.

Alt-i-ett-integrasjon med flere enheter:4 × CAN FD, 3 × EtherCAT-kompatibelt Ethernet, 8 × USB og 4 × serielle porter muliggjør direkte integrering av leddmotorer, LiDAR, dybdekameraer, IMU-er og andre enheter uten ekstra utvidelsesmoduler, noe som forenkler systemarkitekturen betydelig..
Kompakt utplassering frigjør verdifull plass:Den ultrakompakte formfaktoren på 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm passer enkelt inn i robotens torso, og gir mer plass til batterier, sensorer og andre funksjonsmoduler.
Stabil og pålitelig under høyintensiv bevegelse:Den integrerte designen på kortnivå minimerer vibrasjonsrelaterte tilkoblingsrisikoer, mens 3G-vibrasjon og 30G-støtvalidering sikrer pålitelig drift under løping, hopping og hindringsovergang.

Lettvekts AI-databehandling på kanten:Den integrerte 6 TOPS NPU-en støtter lettvekts kant-AI-inferens for terrenggjenkjenning, dynamisk hindringsunngåelse og lignende funksjoner, og gir databehandlingsgrunnlaget for at firbente roboter skal kunne utvikle seg fra autonom bevegelse til autonom beslutningstaking.