Controlerul de inteligență întruchipată APQ TER40J-A6, model emblematic, într-o aplicație de robot umanoid biped
Roboții umanoizi bipedali reprezintă punctul culminant al tehnologiilor de inteligență întrupată. Forma lor asemănătoare omului permite o adaptare perfectă la mediile de lucru umane, oferindu-le perspective largi de aplicare în producția industrială, serviciile comerciale și operațiunile speciale. Cu toate acestea, provocările legate de echilibrul dinamic aduse de structura bipedă impun cerințe mult mai mari asupra sistemului de control central decât cele ale altor forme de roboți - acesta trebuie să finalizeze bucla închisă completă de percepție, luare a deciziilor și control în câteva milisecunde.
După mai multe runde de evaluare și validare riguroasă pe teren, clientul a selectat în cele din urmă controlerul emblematic cu inteligență încorporată al APQ, TER40J-A6, ca platformă de control principală pentru robotul său umanoid biped de nouă generație.
Provocarea clientului
Cerere extremă de calcul cu inteligență artificială:Robotul umanoid biped trebuie să ruleze modele multimodale mari în timp real la marginea rețelei pentru a îndeplini sarcini complexe de inteligență artificială, cum ar fi percepția mediului, înțelegerea semantică și planificarea sarcinilor, necesitând performanțe de inteligență artificială la nivelul de o mie de TOPS.
Achiziție video HD multicanal sincronizată:Robotul are nevoie de mai multe camere HD pentru a obține o percepție a mediului la 360 de grade, fiind necesar ca controlerul să suporte mai multe interfețe de cameră GMSL2 și capacitatea de sincronizare temporală GNSS.
Coexistența rețelelor de mare viteză și a semnalelor industriale în timp real:Necesită o rețea de clasă 10GbE pentru backhaul de date la scară largă și extragerea datelor de antrenament, fiind totodată compatibilă cu protocolul Ethernet industrial în timp real EtherCAT pentru a acționa toate motoarele articulare ale robotului.
Control integrat în timp real pentru creierul mare/creierul mic:Mersul biped necesită cicluri extrem de scurte de control al mișcării. Latența comunicării arhitecturilor tradiționale de „creier mare și creier mic separat” nu poate satisface cerințele în timp real ale locomoției bipedale extrem de dinamice, ceea ce face ca o arhitectură integrată de calcul și control să fie esențială.
Interfețe bogate de comunicare industrială:Controlerul trebuie să interacționeze simultan cu servomotoarele articulare, senzorii de forță, IMU-urile, LiDAR-urile și alte dispozitive, necesitând mai multe canale CAN FD, porturi seriale, GPIO și alte interfețe extinse.
Rezistență la vibrații pentru funcționare dinamică ridicată:În timpul mișcărilor extrem de dinamice, cum ar fi alergarea, săritul și dansul, un robot umanoid biped este supus unor vibrații și impacturi intense, ceea ce necesită ca controlerul să dispună de un design antivibrații remarcabil și de structuri de interfață blocante.
Soluție APQ
2070 TFLOPS de performanță a inteligenței artificiale, integrând funcțiile creierului mare și creierului mic:TER40J-A6 este echipat cu modulul central NVIDIA Jetson Thor T5000, oferind performanțe de inteligență artificială de până la 2070 TFLOPS (FP4 sparse). Comparativ cu platforma Jetson AGX Orin, acesta reprezintă un salt calitativ - cu mai multe nuclee CPU și o performanță CPU de aproximativ două până la trei ori mai mare. Acest nivel de putere de calcul permite roboților umanoizi bipezi să ruleze modele de limbaj vizual la scară largă, modele de percepție multimodală și algoritmi complecși de planificare a sarcinilor în timp real la marginea rețelei, permițând cu adevărat procesarea inteligentă end-to-end, de la „percepție” la „luarea deciziilor”.
8 interfețe de cameră GMSL2 pentru percepție panoramică:TER40J-A6 este dotat standard cu 8 interfețe de cameră GMSL2 și acceptă sincronizarea timpului GNSS. Aceste opt interfețe de cameră se pot conecta direct la mai multe camere HD, permițând o percepție a mediului la 360 de grade, fără unghiuri moarte, pentru roboții umanoizi bipezi. Sincronizarea timpului GNSS asigură o aliniere precisă pe mai multe fluxuri de imagini, oferind suport de date de înaltă calitate pentru funcții de bază, cum ar fi cartografierea SLAM, urmărirea țintelor și evitarea dinamică a obstacolelor.
Arhitectură unificată de calcul și control, eliminând separarea creierului mare/creierului mic:Construit pe platforma Jetson Thor, TER40J-A6 este poziționat ca un controler integrat emblematic de tip big-brain/small-brain pentru inteligența întrupată. Nu numai că îndeplinește rolul de „big-brain” al percepției și luării deciziilor de către inteligența artificială, dar preia și rolul de „small-brain” al controlului mișcării în timp real prin intermediul interfețelor sale bogate de comunicare industrială, realizând cu adevărat un design unificat big-brain/small-brain. Această arhitectură elimină fundamental întârzierea controlului cauzată de întârzierea comunicării în soluțiile tradiționale separate de tip „big-brain + small-brain” și oferă o bază hardware solidă pentru controlul în timp real extrem de dinamic în locomoția bipedă.
Actualizare completă a comunicării industriale pentru integrarea mai multor dispozitive:TER40J-A6 a suferit o actualizare completă a interfeței pentru aplicațiile cu roboți umanoizi bipezi: 2× porturi 10GbE + 4× porturi Gigabit Ethernet independente (unele dintre porturile Gigabit acceptă EtherCAT): Porturile 10GbE permit extragerea rapidă a datelor de antrenament pentru modele mari, oferind material de înaltă calitate pentru iterația și optimizarea continuă a algoritmilor de inteligență artificială. Porturile Gigabit pot fi dedicate comunicării servo-comunicații comune, accesului LiDAR și comunicării backend, permițând separarea traficului fără congestie; 4× canale CAN FD: Interfață directă cu sistemul de acționare servo-comunicată al robotului umanoid biped pentru a obține un control sincronizat de înaltă precizie pe mai multe axe; 2× porturi RS232/RS485: Conectați stabil periferice precum senzori de forță și IMU-uri; 16× canale GPIO: Facilitați extinderea pentru ieșiri de alarmă, indicații de stare și alte interfețe de actuatoare; Interfețe suplimentare I2C, SPI, TTL, PPS_IN și 2× porturi PWM pentru a satisface cerințele de personalizare aprofundate; 3× porturi USB 10Gbps + 1× porturi USB 5Gbps pentru conectarea stocării de mare viteză, a camerelor industriale, a modulelor vocale, a radarului, a senzorilor de forță și a altor dispozitive; 1× interfață de afișare HDMI pentru depanare și vizualizare locală.
Design antivibrații cu interfață completă pentru funcționare dinamică ridicată:În timpul acțiunilor extrem de dinamice, cum ar fi alergarea, săritul și dansul, controlerul unui robot umanoid biped este supus unor vibrații și impacturi continue de mare intensitate. TER40J-A6 dispune de un design antivibrații sistematic, cu lanț complet, la nivel de interfață: Interfețele camerei GMSL dispun de structuri de blocare cu zăvor încorporate pentru a asigura conexiuni sigure pentru mai multe camere HD în timpul mișcării intense; Interfețele de rețea adoptă factorul de formă Mini I/O și dispun, de asemenea, de mecanisme de blocare, oferind o rezistență superioară la vibrații în comparație cu conectorii RJ45 tradiționali; Interfețele USB oferă poziții rezervate de montare cu șuruburi în jurul porturilor, permițând ranforsarea suplimentară a cablurilor prin fixare; Această schemă completă de interfață asigură că controlerul poate susține stabil roboții prototip în efectuarea de acțiuni complexe, extrem de dinamice și cu impact mare, cum ar fi dansul și tumbele.
Extindere wireless și fiabilitate de nivel industrial:TER40J-A6 acceptă un slot M.2 Key-M pentru extinderea SSD-urilor NVMe, un slot M.2 Key-B pentru extinderea modulelor 4G/5G și un slot M.2 Key-E pentru extinderea modulelor Wi-Fi/Bluetooth. Interfețe rezervate de depanare și flashing, precum și un slot pentru cartela SIM, sunt prevăzute pe lateral pentru întreținere și actualizare convenabile. Întreaga unitate măsoară doar 168,2 × 130 × 72,6 mm, utilizează răcire inteligentă cu ventilator activ, acceptă o sursă de alimentare de 12–28 VCC pe o gamă largă, oferă un interval de temperatură de funcționare de la -20 la 50°C și un interval de temperatură de depozitare de la -40 la 80°C și a trecut teste riguroase de vibrații și șocuri.
Realizări de valoare:
Depășirea completă a blocajelor din domeniul calculului:Cu 2070 TFLOPS de performanță ultra-înaltă a inteligenței artificiale, modelele multimodale mari pot rula în timp real la periferie. Viteza de răspuns pentru sarcini complexe de inteligență artificială, cum ar fi percepția mediului, înțelegerea semantică și planificarea sarcinilor, a realizat un salt calitativ față de soluțiile tradiționale, oferind o bază puternică de calcul pentru ca roboții umanoizi bipezi să evolueze de la simpla „capacitate de a merge” la „capacitatea de a gândi și de a lua decizii”.
Creier mare și creier mic unificat, latență de control aproape zero:Arhitectura integrată de calcul și control a platformei Jetson Thor elimină complet latența de comunicare specifică soluțiilor tradiționale separate de tipul „creier mare + creier mic”. Comenzile de control al mișcării pentru mersul biped pot completa ciclul de la percepție la execuție în nanosecunde, îmbunătățind considerabil stabilitatea mersului și viteza de răspuns dinamic.
Percepție panoramică fără unghi mort:Cele 8 interfețe de cameră GMSL2, combinate cu sincronizarea temporală GNSS, permit achiziția precisă și alinierea temporală a mai multor fluxuri de imagini HD, permițând capacității de percepție la 360 de grade a robotului să acopere diverse nevoi de scenarii, cum ar fi recunoașterea complexă a terenului, evitarea dinamică a obstacolelor și urmărirea țintelor.
Comunicare de mare viteză și control în timp real:Cele 2 porturi 10GbE asigură agregarea de mare viteză a datelor video HD și a datelor de percepție, permițând extragerea rapidă a datelor de antrenament pentru modele mari și susținând optimizarea continuă a algoritmului de inteligență artificială. Cele 4 porturi GbE sunt compatibile cu EtherCAT, permițând controlul în timp real al motoarelor articulare la nivel de microsecundă.
Protecție antivibrații cu interfață completă pentru sarcini dinamice intense:Măsuri multiple anti-vibrații — inclusiv conectori GMSL cu blocare, porturi de rețea Mini I/O cu blocare și poziții de fixare cu șuruburi în jurul interfețelor USB — asigură o funcționare stabilă a controlerului în timpul acțiunilor extrem de dinamice, cum ar fi alergarea, săritul și dansul, rezolvând fundamental problemele persistente din soluțiile tradiționale în care vibrațiile provoacă interfețe slăbite și întreruperi momentane ale semnalului.
Integrare multi-dispozitiv pe o singură platformă, simplificând considerabil arhitectura sistemului:Interfețele bogate, inclusiv 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO și I2C/SPI/PPS, permit o conexiune pe o singură platformă pentru servomotoare articulare, senzori de forță, IMU-uri, LiDAR-uri, camere HD și alte dispozitive. Implementarea completă a sistemului poate fi finalizată fără module de expansiune suplimentare, reducând semnificativ complexitatea integrării sistemului și costul BOM.
