Solução

Estudo de Caso de Aplicação: APQ TER30R-A2 para um Robô Quadrúpede

Com locomoção biomimética e grande adaptabilidade a terrenos complexos, os robôs quadrúpedes estão sendo rapidamente adotados para inspeção de energia, patrulhas de segurança pública, combate a incêndios e resgate, e vigilância de parques industriais. Em aplicações práticas, no entanto, seus sistemas de controle de movimento enfrentam múltiplos desafios. O controlador deve permanecer estável sob vibrações de alta frequência e mudanças abruptas de postura, sincronizar mais de 12 motores articulares com alta precisão e integrar computação de alto desempenho em uma cavidade corporal extremamente restrita, onde cada milímetro de espaço é crucial.

Após várias rodadas de avaliação de produto e rigorosos testes de campo, o cliente selecionou o controlador de movimento "cerebelo" com inteligência incorporada APQ TER30R-A2 como a unidade central de controle de movimento para seu robô quadrúpede de próxima geração.

Desafio do Cliente

Requisitos rígidos de controle de movimento em tempo real:Correr, saltar e girar impõem requisitos rigorosos ao ciclo de controle. Com uma frequência de controle de 1.000 Hz, a oscilação (jitter) do sistema deve permanecer abaixo de 20 μs para garantir uma sincronização precisa e suave em várias articulações.
Integração de dispositivos com múltiplas interfacesO sistema deve conectar simultaneamente LiDAR, câmeras de profundidade, uma IMU, mais de 12 motores de juntas e múltiplos sensores, exigindo um controlador com amplos recursos de E/S industriais.
Restrições de espaço ultracompactas:O espaço dentro do torso do robô e nos compartimentos das articulações é extremamente limitado. O controlador deve fornecer o desempenho necessário em um formato ultrafino e compacto, deixando mais espaço para baterias, sensores e outros módulos funcionais.
Resistência robusta a vibrações e choques:Durante a corrida, os saltos e a transposição de obstáculos, o robô fica continuamente exposto a vibrações e choques severos. Portanto, é necessário um projeto integrado em nível de placa para evitar que os conectores se soltem devido à vibração.
Computação de IA de ponta leve:O controlador também requer capacidade de inferência de IA na borda para executar algoritmos leves para reconhecimento de terreno, desvio dinâmico de obstáculos e funções inteligentes semelhantes.

Solução APQ

Controle de movimento preciso com sincronização de 36 eixos:O TER30R-A2 é alimentado por um processador octa-core Rockchip RK3588 de 64 bits com uma NPU integrada de 6 TOPS. Ele suporta o controle sincronizado de até 36 eixos. Com uma frequência de controle de 1.000 Hz, a oscilação do sistema permanece abaixo de 20 μs. Seja coordenando múltiplas articulações durante a corrida, executando curvas rápidas ou atravessando terrenos complexos, o controlador oferece um controle de movimento preciso e suave, proporcionando uma base estável e confiável para operações dinâmicas de robôs quadrúpedes.

Ampla gama de entradas e saídas para integração com múltiplos dispositivos:O TER30R-A2 apresenta uma arquitetura de E/S projetada especificamente para sistemas de robôs quadrúpedes, consolidando acionamentos de juntas, dispositivos de percepção, redes industriais e interfaces de atuadores em um único controlador.
• 4 portas CAN FD: Conexão direta com mais de 12 motores conjuntos e seus sistemas de acionamento para controle sincronizado multieixo de alta precisão.
• 3 portas Gigabit Ethernet: suporte a EtherCAT para comunicação Ethernet industrial determinística e em tempo real.
• 1 porta 2.5GbE + 1 porta GbE: A porta 2.5GbE oferece interconexão de alta velocidade com o controlador de percepção, enquanto a porta GbE suporta a entrada de dados de nuvem de pontos LiDAR.
• 8 interfaces USB (3 USB 5Gbps Type-C, 1 USB 2.0 Type-C e 4 conectores USB 2.0 internos): Suporta a conexão simultânea de LiDAR, câmeras de profundidade, ferramentas de comissionamento e outros periféricos.
• 4 portas seriais RS-232/RS-485 comutáveis: Conectividade confiável para IMUs, sensores ultrassônicos e outros periféricos.
• 8 × GPIO + 2 × canais PWM: Expansão flexível para controle de iluminação, saídas de alarme e outras interfaces de atuadores.
• 1 saída HDMI + 1 interface de áudio: Conveniente para comissionamento local e visualização de status.
Design ultracompacto para integração flexível:Com dimensões de apenas 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, o controlador é excepcionalmente compacto, com uma espessura aproximadamente igual ao diâmetro de uma moeda. Sua estrutura totalmente em alumínio permite a montagem com suportes e pode ser facilmente integrada ao torso do robô ou aos compartimentos das juntas, preservando espaço valioso para baterias, sensores e outros módulos. O design com armazenamento e memória integrados elimina os riscos de afrouxamento dos conectores causados por vibração, garantindo uma operação estável durante corridas dinâmicas e missões em terrenos complexos.
Expansão sem fio para diversas implantações:O controlador oferece um slot M.2 Key-B (USB 5Gbps, formatos 3042/3052, com slot para Nano-SIM) para módulos 4G/5G, bem como um slot M.2 Key-E (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) para módulos Wi-Fi/Bluetooth. Seja implantado em subestações remotas ou para patrulhas em parques industriais urbanos, ele permite conectividade em tempo real com plataformas em nuvem e centros de comando.
Confiabilidade de nível industrial para operações dinâmicas de alta intensidade:O TER30R-A2 foi projetado para ambientes de robôs móveis com alta vibração e choque, oferecendo operação em ampla faixa de temperatura, entrada de energia com ampla faixa de tensão e manutenção conveniente no local.
• Temperatura de operação: -10°C a 50°C; temperatura de armazenamento: -40°C a 80°C.
• Validado por meio de testes de vibração aleatória 3G e choque 30G para operação confiável durante corrida, salto e transposição de obstáculos.
• A entrada de ampla faixa de 12 a 28 VCC suporta sistemas de bateria de robôs com diferentes classificações de tensão.
• O painel frontal integra um interruptor de alimentação, um botão de recuperação do sistema, um botão de reinicialização do sistema e indicadores de status para uma comissionação e manutenção eficientes no local.

Valorização das Conquistas:

Controle de movimento preciso e suave:Um circuito de controle de 1.000 Hz com jitter do sistema inferior a 20 μs permite o controle sincronizado de 36 eixos, acionando com precisão os motores das articulações para corrida, salto e giro naturais, mantendo uma postura estável em terrenos complexos.

Integração completa de múltiplos dispositivos:4 portas CAN FD, 3 portas Ethernet compatíveis com EtherCAT, 8 portas USB e 4 portas seriais permitem a integração direta de motores de juntas, LiDAR, câmeras de profundidade, IMUs e outros dispositivos sem a necessidade de módulos de expansão adicionais, simplificando significativamente a arquitetura do sistema..
A implantação compacta libera espaço valioso:O formato ultracompacto de 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm encaixa-se facilmente dentro do torso do robô, deixando mais espaço para baterias, sensores e outros módulos funcionais.
Estável e confiável sob movimentos de alta intensidade:O design integrado ao nível da placa minimiza os riscos de conexão relacionados à vibração, enquanto a validação de vibração 3G e choque 30G garante uma operação confiável durante corridas, saltos e transposição de obstáculos.

Computação de IA de ponta leve:A NPU integrada de 6 TOPS suporta inferência de IA leve na borda para reconhecimento de terreno, desvio dinâmico de obstáculos e funções semelhantes, fornecendo a base computacional para que robôs quadrúpedes evoluam da locomoção autônoma para a tomada de decisões autônomas.