APQ водећи контролер интелигенције TER40J-A6 у примени двоножног хуманоидног робота
Двоножни хуманоидни роботи представљају кулминацију технологија отеловљене интелигенције. Њихов људски облик омогућава беспрекорно прилагођавање људском радном окружењу, дајући им широке могућности примене у индустријској производњи, комерцијалним услугама и специјалним операцијама. Међутим, изазови динамичке равнотеже које доноси двоножна структура намећу далеко веће захтеве на основни систем управљања него код других облика робота – он мора да заврши комплетну затворену петљу перцепције, доношења одлука и контроле у року од милисекунди.
Након вишеструких рунди евалуације и ригорозне валидације на терену, купац је на крају изабрао водећи контролер интелигенције компаније APQ, TER40J-A6, као основну контролну платформу за свог двоножног хуманоидног робота нове генерације.
Изазов за купце
Екстремна потражња за вештачком интелигенцијом у рачунарству:Двоножни хуманоидни робот мора да покреће мултимодалне велике моделе у реалном времену на рубу мреже како би обављао сложене вештачке интелигенције задатке као што су перцепција окружења, семантичко разумевање и планирање задатака, што захтева перформансе вештачке интелигенције на нивоу хиљаду TOPS-а.
Синхронизовано вишеканално HD видео снимање:Роботу је потребно више HD камера да би постигао перцепцију околине од 360 степени, што захтева да контролер подржава више GMSL2 интерфејса за камере и могућност синхронизације времена са GNSS-ом.
Коегзистенција брзог умрежавања и индустријских сигнала у реалном времену:Потребна је мрежна веза класе 10GbE за пренос података великих размера и екстракцију података за обуку, а истовремено подржава EtherCAT индустријски Ethernet протокол у реалном времену за покретање свих зглобних мотора робота.
Интегрисана контрола великог/малог мозга у реалном времену:Двоножно ходање захтева изузетно кратке циклусе контроле кретања. Латенција комуникације традиционалних архитектура „одвојеног великог и малог мозга“ не може да задовољи захтеве у реалном времену високо динамичног двоножног кретања, што чини интегрисану архитектуру рачунарства и контроле неопходном.
Богати индустријски комуникациони интерфејси:Контролер мора истовремено да се повеже са зглобним серво моторима, сензорима силе, IMU-има, LiDAR-има и другим уређајима, што захтева више CAN FD канала, серијске портове, GPIO и друге опсежне интерфејсе.
Отпорност на вибрације за високодинамични рад:Током веома динамичних покрета као што су трчање, скакање и плес, двоножни хуманоидни робот је изложен интензивним вибрацијама и ударима, што захтева да контролер има изванредан антивибрациони дизајн и структуре за закључавање интерфејса.
APQ решење
2070 TFLOPS-а перформанси вештачке интелигенције, интегришући функције великог и малог мозга:TER40J-A6 је опремљен NVIDIA Jetson Thor T5000 основним модулом, који пружа перформансе вештачке интелигенције до 2070 TFLOPS (FP4 sparse). У поређењу са Jetson AGX Orin платформом, представља квалитативни скок — са више CPU језгара и приближно два до три пута већим CPU перформансама. Овај ниво рачунарске снаге омогућава двоножним хуманоидним роботима да покрећу велике моделе визуелног језика, мултимодалне моделе перцепције и сложене алгоритме за планирање задатака у реалном времену на рубу мреже, заиста омогућавајући интелигентну обраду од почетка до краја, од „перцепције“ до „доношења одлука“.
8 GMSL2 интерфејса камере за панорамску перцепцију:TER40J-A6 стандардно долази са 8 GMSL2 интерфејса за камере и подржава синхронизацију времена са GNSS-ом. Ових осам интерфејса за камере може се директно повезати са више HD камера, омогућавајући перцепцију окружења без слепих тачака од 360 степени за двоножне хуманоидне роботе. Синхронизација времена са GNSS-ом обезбеђује прецизно поравнање у више токова слика, пружајући висококвалитетну подршку подацима за основне функције као што су SLAM мапирање, праћење циља и динамичко избегавање препрека.
Уједињена архитектура рачунарства и управљања, елиминисање раздвајања великог/малог мозга:Направљен на платформи Jetson Thor, TER40J-A6 је позициониран као водећи интегрисани контролер великог/малог мозга за отеловљену интелигенцију. Он не само да обавља улогу „великог мозга“ у перцепцији и доношењу одлука помоћу вештачке интелигенције, већ преузима и улогу „малог мозга“ у контроли кретања у реалном времену путем својих богатих индустријских комуникационих интерфејса, заиста реализујући обједињени дизајн великог/малог мозга. Ова архитектура фундаментално елиминише кашњење контроле узроковано кашњењем комуникације у традиционалним одвојеним решењима „велики мозак + мали мозак“ и пружа солидну хардверску основу за високо динамичну контролу у реалном времену код двоножног кретања.
Свеобухватна надоградња индустријске комуникације за интеграцију више уређаја:TER40J-A6 је прошао кроз свеобухватну надоградњу интерфејса за примене двоножних хуманоидних робота: 2× 10GbE порта + 4× независна Gigabit Ethernet порта (неки од Gigabit портова подржавају EtherCAT): 10GbE портови омогућавају брзо издвајање података за обуку великих модела, пружајући висококвалитетни материјал за континуирану итерацију и оптимизацију AI алгоритма. Гигабитни портови могу бити намењени за заједничку серво комуникацију, LiDAR приступ и позадинску комуникацију, омогућавајући раздвајање саобраћаја без загушења; 4× CAN FD канала: Директно се повезују са заједничким серво погонским системом двоножног хуманоидног робота ради постизања вишеосне високопрецизне синхронизоване контроле; 2× RS232/RS485 порта: Стабилно повезују периферне уређаје као што су сензори силе и IMU; 16× GPIO канала: Олакшавају проширење за алармне излазе, индикације статуса и друге интерфејсе актуатора; Додатни I2C, SPI, TTL, PPS_IN и 2× PWM интерфејси за испуњавање детаљних захтева за прилагођавање; 3× USB 10Gbps + 1× USB 5Gbps портови за повезивање брзе меморије, индустријских камера, гласовних модула, радара, сензора силе и других уређаја; 1× HDMI интерфејс за приказ за локално отклањање грешака и визуелизацију.
Дизајн са потпуним интерфејсом и против вибрација за високодинамични рад:Током веома динамичних акција као што су трчање, скакање и плес, контролер двоножног хуманоидног робота је изложен континуираним вибрацијама и ударима високог интензитета. TER40J-A6 има потпуно ланчани, систематски антивибрациони дизајн на нивоу интерфејса: Интерфејси GMSL камера имају уграђене структуре за закључавање како би се осигурале сигурне везе за више HD камера током интензивног кретања; Мрежни интерфејси усвајају Mini I/O фактор облика и такође имају механизме за закључавање, нудећи супериорну отпорност на вибрације у поређењу са традиционалним RJ45 конекторима; USB интерфејси пружају резервисане позиције за монтирање завртњима око портова, омогућавајући додатно ојачавање каблова причвршћивањем; Ова комплетна шема интерфејса осигурава да контролер може стабилно да подржи прототипове робота у извођењу сложених, високодинамичних акција са великим ударом као што су плес и салто.
Бежично проширење и поузданост индустријског нивоа:TER40J-A6 подржава M.2 Key-M слот за проширење NVMe SSD-а, M.2 Key-B слот за проширење 4G/5G модула и M.2 Key-E слот за проширење Wi-Fi/Bluetooth модула. Резервисани интерфејси за дебаговање и флешовање, као и слот за SIM картицу, налазе се са стране ради практичног одржавања и надоградње. Читава јединица мери само 168,2 × 130 × 72,6 мм, користи интелигентно активно хлађење вентилатором, подржава широк опсег улазног напајања од 12–28 VDC, нуди радни температурни опсег од -20 до 50°C и температурни опсег складиштења од -40 до 80°C, и прошла је ригорозне тестове на вибрације и ударце.
Вредност достигнућа:
Потпуно превазилажење уског грла у рачунарству:Са 2070 TFLOPS ултрависоких перформанси вештачке интелигенције, мултимодални велики модели могу да раде у реалном времену на рубу мреже. Брзина одзива за сложене вештачке задатке као што су перцепција окружења, семантичко разумевање и планирање задатака постигла је квалитативни скок у односу на традиционална решења, пружајући моћну рачунарску основу за двоножне хуманоидне роботе да еволуирају од пуког „способности ходања“ до „способности размишљања и доношења одлука“.
Уједињена латенција контроле за велики и мали мозак, скоро нулта:Интегрисана рачунарска и контролна архитектура платформе Jetson Thor потпуно елиминише комуникациону латенцију традиционалних одвојених решења „велики мозак + мали мозак“. Команде за контролу кретања за двоножно ходање могу да заврше петљу од перцепције до извршења у наносекундама, значајно побољшавајући стабилност хода и брзину динамичког одзива.
Панорамска перцепција без слепих тачака:8 GMSL2 интерфејса за камере, у комбинацији са GNSS синхронизацијом времена, омогућавају прецизно снимање и временско поравнање више HD токова слика, омогућавајући роботу да има перцепцију од 360 степени и да покрије различите потребе сценарија као што су препознавање сложеног терена, динамичко избегавање препрека и праћење циља.
И комуникација велике брзине и контрола у реалном времену:2× 10GbE порта обезбеђују брзу агрегацију HD видео записа и података о перцепцији, омогућавајући брзо издвајање података за обуку за велике моделе и подржавајући континуирану оптимизацију вештачке интелигенције (AI) алгоритма. 4× GbE порта подржавају EtherCAT, омогућавајући контролу зглобних мотора у реалном времену на нивоу микросекунди.
Потпуна заштита од вибрација за високодинамичне задатке:Вишеструке мере против вибрација — укључујући GMSL конекторе са закључавањем, закључавајуће Mini I/O мрежне портове и положаје за причвршћивање завртњима око USB интерфејса — обезбеђују стабилан рад контролера током веома динамичних радњи као што су трчање, скакање и плес, фундаментално решавајући сталне проблеме у традиционалним решењима где вибрације узрокују лабаве интерфејсе и тренутне прекиде сигнала.
Интеграција више уређаја на једној платформи, што значајно поједностављује архитектуру система:Богати интерфејси, укључујући 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO и I2C/SPI/PPS, омогућавају повезивање на једној платформи за зглобне серво моторе, сензоре силе, IMU јединице, LiDAR-е, HD камере и друге уређаје. Потпуно имплементирање система може се завршити без додатних модула за проширење, значајно смањујући сложеност системске интеграције и трошкове BOM-а.
