Studiu de caz aplicativ: APQ TER30R-A2 pentru un robot cvadruped
Cu locomoție biomimetică și o adaptabilitate puternică la terenuri complexe, roboții patrupezi sunt adoptați rapid pentru inspecția energiei, patrule de securitate publică, stingerea incendiilor și salvarea, precum și supravegherea parcurilor industriale. Cu toate acestea, în implementările din lumea reală, sistemele lor de control al mișcării se confruntă cu multiple provocări. Controlerul trebuie să rămână stabil în condiții de vibrații de înaltă frecvență și schimbări bruște de postură, să sincronizeze peste 12 motoare articulare cu o precizie ridicată și să integreze calcule de înaltă performanță într-o cavitate corporală extrem de constrânsă, unde fiecare milimetru de spațiu contează.
După mai multe runde de evaluare a produsului și teste riguroase pe teren, clientul a selectat controlerul de mișcare „cerebelos” cu inteligență încorporată APQ TER30R-A2 ca unitate centrală de control al mișcării pentru robotul său cvadruped de generație următoare.
Provocarea clientului
Cerințe pentru controlul mișcării în timp real:Alergarea, săritul și întoarcerea impun cerințe stricte privind ciclurile de control. La o frecvență de control de 1.000 Hz, jitter-ul sistemului trebuie să rămână sub 20 μs pentru a asigura o sincronizare precisă și lină între mai multe articulații.
Integrare dispozitive cu interfață multiplăSistemul trebuie să conecteze simultan LiDAR, camere de adâncime, un IMU, mai mult de 12 motoare articulare și mai mulți senzori, necesitând un controler cu resurse extinse de I/O industriale.
Restricții de spațiu ultracompact:Spațiul din interiorul trunchiului robotului și al compartimentelor pentru articulații este extrem de limitat. Controlerul trebuie să ofere performanța necesară într-un format ultra-subțire și compact, lăsând mai mult spațiu pentru baterii, senzori și alte module funcționale.
Rezistență puternică la vibrații și șocuri:În timpul alergării, săriturilor și traversării obstacolelor, robotul este expus continuu la vibrații și șocuri puternice. Prin urmare, este necesar un design integrat la nivel de placă pentru a preveni slăbirea conectorilor din cauza vibrațiilor.
Calcul ușor cu inteligență artificială la margine:Controlerul necesită, de asemenea, capacitate de inferență a inteligenței artificiale la margine pentru a rula algoritmi ușori pentru recunoașterea terenului, evitarea dinamică a obstacolelor și funcții inteligente similare.
Soluție APQ
Control precis al mișcării cu sincronizare pe 36 de axe:TER30R-A2 este alimentat de un procesor Rockchip RK3588 octa-core pe 64 de biți cu un NPU 6 TOPS integrat. Acesta suportă controlul sincronizat a până la 36 de axe. La o frecvență de control de 1.000 Hz, jitter-ul sistemului rămâne sub 20 μs. Indiferent dacă este vorba de coordonarea mai multor articulații în timpul rulării, executarea de viraje rapide sau traversarea unui teren complex, controlerul oferă un control precis și lin al mișcării, oferind o bază stabilă și fiabilă pentru operațiunile dinamice ale roboților cvadrupezi.
I/O bogat pentru integrare multi-dispozitiv:TER30R-A2 dispune de o arhitectură I/O special concepută pentru sisteme robotice cvadrupede, consolidând acționările articulare, dispozitivele de percepție, rețelele industriale și interfețele actuatoarelor într-un singur controler. · 4 × porturi CAN FD: Conexiune directă la peste 12 motoare articulare și sistemele lor de acționare pentru control sincronizat multiaxe de înaltă precizie. · 3 × porturi Gigabit Ethernet: suport EtherCAT pentru comunicații Ethernet industriale deterministe, în timp real. · 1 × port 2.5GbE + 1 × port GbE: Portul de 2.5GbE oferă interconectare de mare viteză cu controlerul de percepție, în timp ce portul GbE acceptă introducerea de date de tip nor de puncte LiDAR. · 8 × interfețe USB (3 × USB 5Gbps Tip-C, 1 × USB 2.0 Tip-C și 4 × conectori USB 2.0 interni): Acceptă conectarea simultană a LiDAR, camerelor de adâncime, instrumentelor de punere în funcțiune și a altor periferice. · 4 × porturi seriale RS-232/RS-485 comutabile: Conectivitate fiabilă pentru IMU-uri, senzori cu ultrasunete și alte periferice. · 8 × GPIO + 2 × canale PWM: Extindere flexibilă pentru controlul iluminatului, ieșiri de alarmă și alte interfețe de actuatoare. · 1 × ieșire HDMI + 1 × interfață audio: Convenabilă pentru punerea în funcțiune locală și vizualizarea stării.
Design ultracompact pentru integrare flexibilă:Măsurând doar 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, controlerul este excepțional de compact, cu o grosime aproximativ egală cu diametrul unei monede. Carcasa sa complet din aluminiu permite montarea pe suport și poate fi integrată cu ușurință în trunchiul robotului sau în compartimentele articulațiilor, păstrând spațiu valoros pentru baterii, senzori și alte module. Designul integrat de stocare și memorie la bord elimină riscurile de slăbire a conectorilor cauzate de vibrații, asigurând o funcționare stabilă în timpul rulării dinamice și al misiunilor pe teren complex.
Extindere wireless pentru implementări diverse:Controlerul oferă un slot M.2 Key-B (USB 5Gbps, factori de formă 3042/3052, cu un slot Nano-SIM) pentru module 4G/5G, precum și un slot M.2 Key-E (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) pentru module Wi-Fi/Bluetooth. Indiferent dacă este implementat în substații la distanță sau pentru patrule în parcuri industriale urbane, acesta permite conectivitate în timp real la platforme cloud și centre de comandă.
Fiabilitate de nivel industrial pentru operațiuni dinamice de mare intensitate:TER30R-A2 este conceput pentru medii de roboți mobili cu vibrații și șocuri ridicate, oferind în același timp funcționare la temperaturi variate, tensiune de intrare largă și întreținere convenabilă la fața locului. · Temperatura de funcționare: -10°C până la 50°C; temperatura de depozitare: -40°C până la 80°C. · Validat prin vibrații aleatorii 3G și teste de șoc 30G pentru funcționare fiabilă în timpul alergării, săriturilor și traversării obstacolelor. · Intrarea cu gamă largă de 12-28 V CC acceptă sisteme de baterii robotizate cu tensiuni nominale diferite. · Panoul frontal integrează un comutator de alimentare, un buton de recuperare a sistemului, un buton de resetare a sistemului și indicatori de stare pentru o punere în funcțiune și întreținere eficientă la fața locului.
Realizări de valoare:
Control precis și lin al mișcării:O buclă de control de 1.000 Hz cu o fluctuație a sistemului sub 20 μs permite un control sincronizat pe 36 de axe, acționând cu precizie motoarele articulațiilor pentru alergare, sărituri și întoarceri naturale, menținând în același timp o postură stabilă pe teren complex.
Integrare multi-dispozitiv all-in-one:4 porturi CAN FD, 3 porturi Ethernet compatibile cu EtherCAT, 8 porturi USB și 4 porturi seriale permit integrarea directă a motoarelor articulare, LiDAR, camerelor de adâncime, IMU-urilor și a altor dispozitive fără module de expansiune suplimentare, simplificând semnificativ arhitectura sistemului..
Implementarea compactă eliberează spațiu valoros:Factorul de formă ultracompact de 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm se potrivește ușor în interiorul trunchiului robotului, lăsând mai mult spațiu pentru baterii, senzori și alte module funcționale.
Stabil și fiabil în mișcări de intensitate mare:Designul integrat la nivel de placă minimizează riscurile de conectare legate de vibrații, în timp ce validarea vibrațiilor 3G și a șocurilor 30G asigură o funcționare fiabilă în timpul alergării, săriturilor și traversării obstacolelor.
Calcul ușor cu inteligență artificială la margine:Unitatea NPU 6 TOPS integrată acceptă inferențe AI la marginea ușoară pentru recunoașterea terenului, evitarea dinamică a obstacolelor și funcții similare, oferind fundația de calcul pentru ca roboții cvadrupezi să evolueze de la locomoție autonomă la luarea autonomă a deciziilor.
