Tillämpningsfallstudie: APQ TER30R-A2 för en fyrfotad robot
Med biomimetisk förflyttning och stark anpassningsförmåga till komplex terräng används fyrbenta robotar snabbt för elinspektion, säkerhetspatruller, brandbekämpning och räddning samt övervakning av industriparker. I verkliga driftsättningar står dock deras rörelsekontrollsystem inför flera utmaningar. Styrenheten måste förbli stabil under högfrekventa vibrationer och abrupta hållningsförändringar, synkronisera mer än 12 ledmotorer med hög precision och anpassa högpresterande datoranvändning till en mycket begränsad kroppskavitet där varje millimeter utrymme spelar roll.
Efter flera omgångar av produktutvärdering och rigorösa fälttester valde kunden APQ TER30R-A2-styrenheten med inbyggd intelligens för lillhjärnan som den centrala rörelsekontrollenheten för sin nästa generations fyrfotade robot.
Kundutmaning
Krav för hård realtidsrörelsekontroll:Löpning, hoppning och vändning ställer strikta krav på kontrollcykeln. Vid en kontrollfrekvens på 1 000 Hz måste systemjittern förbli under 20 μs för att säkerställa exakt och smidig synkronisering över flera leder.
Integrering av flera gränssnittsenheterSystemet måste samtidigt ansluta LiDAR, djupkameror, en IMU, mer än 12 ledmotorer och flera sensorer, vilket kräver en styrenhet med omfattande industriella I/O-resurser.
Ultrakompakta utrymmesbegränsningar:Utrymmet inuti robotens torso och ledfacken är extremt begränsat. Styrenheten måste leverera den prestanda som krävs i ett ultratunnt och kompakt format, vilket ger mer utrymme för batterier, sensorer och andra funktionella moduler.
Robust vibrations- och stötdämpning:Under löpning, hoppning och hinderöverfart utsätts roboten kontinuerligt för kraftiga vibrationer och stötar. En integrerad design på kortnivå krävs därför för att förhindra att kontakter lossnar under vibrationer.
Lättvikts-AI-beräkning på Edge:Styrenheten kräver också AI-inferenskapacitet för kantstyrning för att köra lättviktsalgoritmer för terrängigenkänning, dynamisk hinderundvikning och liknande intelligenta funktioner.
APQ-lösning
Precisionsrörelsekontroll med 36-axlig synkronisering:TER30R-A2 drivs av en Rockchip RK3588 åttakärnig 64-bitarsprocessor med en integrerad 6 TOPS NPU. Den stöder synkroniserad styrning av upp till 36 axlar. Vid en styrfrekvens på 1 000 Hz förblir systemjittern under 20 μs. Oavsett om det gäller att koordinera flera leder under körning, utföra snabba svängar eller korsa komplex terräng, ger styrenheten exakt och smidig rörelsekontroll, vilket ger en stabil och pålitlig grund för dynamiska fyrbenta robotoperationer.
Rik I/O för integration med flera enheter:TER30R-A2 har en specialbyggd I/O-arkitektur för fyrfaldiga robotsystem, som konsoliderar leddrivningar, perceptionsenheter, industriella nätverk och ställdonsgränssnitt i en enda styrenhet. · 4 × CAN FD-portar: Direkt anslutning till fler än 12 ledmotorer och deras drivsystem för högprecisionssynkroniserad fleraxlig styrning. · 3 × Gigabit Ethernet-portar: EtherCAT-stöd för deterministisk industriell Ethernet-kommunikation i realtid. · 1 × 2,5 GbE-port + 1 × GbE-port: 2,5 GbE-porten ger höghastighetsanslutning till perceptionskontrollern, medan GbE-porten stöder LiDAR-punktmolnsdatainmatning. · 8 × USB-gränssnitt (3 × USB 5 Gbps typ-C, 1 × USB 2.0 typ-C och 4 × interna USB 2.0-kontakter): Stöder samtidig anslutning av LiDAR, djupkameror, driftsättningsverktyg och annan kringutrustning. · 4 × omkopplingsbara RS-232/RS-485 serieportar: Tillförlitlig anslutning för IMU:er, ultraljudssensorer och annan kringutrustning. · 8 × GPIO + 2 × PWM-kanaler: Flexibel expansion för belysningsstyrning, larmutgångar och andra ställdonsgränssnitt. · 1 × HDMI-utgång + 1 × ljudgränssnitt: Praktiskt för lokal driftsättning och statusvisualisering.
Ultrakompakt design för flexibel integration:Med måtten endast 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm är styrenheten exceptionellt kompakt, med en tjocklek som ungefär motsvarar diametern på ett mynt. Dess hölje helt i aluminium stöder fästemontering och kan enkelt integreras i robotens torso eller ledfack, vilket bevarar värdefullt utrymme för batterier, sensorer och andra moduler. Den inbyggda integrerade lagrings- och minnesdesignen eliminerar risken för att kontakter lossnar orsakade av vibrationer, vilket säkerställer stabil drift under dynamisk körning och uppdrag i komplex terräng.
Trådlös expansion för olika implementeringar:Styrenheten har en M.2 Key-B-plats (USB 5 Gbps, 3042/3052-format, med en Nano-SIM-plats) för 4G/5G-moduler, samt en M.2 Key-E-plats (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) för Wi-Fi/Bluetooth-moduler. Oavsett om den används på avlägsna transformatorstationer eller för patrullering i urbana industriparker, möjliggör den realtidsanslutning till molnplattformar och kommandocentraler.
Industriell tillförlitlighet för högintensiva dynamiska operationer:TER30R-A2 är konstruerad för mobila robotmiljöer med höga vibrationer och stötar, samtidigt som den erbjuder drift vid olika temperaturer, bred spänningsingång och bekvämt underhåll på plats. · Driftstemperatur: -10 °C till 50 °C; förvaringstemperatur: -40 °C till 80 °C. · Validerad genom 3G slumpmässig vibration och 30G stöttestning för tillförlitlig drift under löpning, hoppning och hinderöverfart. · 12–28 VDC brett ingångsområde stöder robotbatterisystem med olika spänningsklassningar. · Frontpanelen har en strömbrytare, systemåterställningsknapp, systemåterställningsknapp och statusindikatorer för effektiv driftsättning och underhåll på plats.
Värdefulla prestationer:
Exakt och smidig rörelsekontroll:En 1 000 Hz-kontrollslinga med systemjitter under 20 μs möjliggör synkroniserad 36-axlig styrning, som exakt driver ledmotorer för naturlig löpning, hoppning och vridning samtidigt som stabil hållning bibehålls i komplex terräng.
Allt-i-ett-integration med flera enheter:4 × CAN FD, 3 × EtherCAT-kompatibla Ethernet-portar, 8 × USB och 4 × seriella portar möjliggör direkt integration av ledmotorer, LiDAR, djupkameror, IMU:er och andra enheter utan ytterligare expansionsmoduler, vilket avsevärt förenklar systemarkitekturen..
Kompakt installation frigör värdefullt utrymme:Det ultrakompakta måtten på 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm får enkelt plats inuti robotens torso, vilket lämnar mer utrymme för batterier, sensorer och andra funktionella moduler.
Stabil och pålitlig under högintensiva rörelser:Den integrerade designen på kortnivå minimerar vibrationsrelaterade anslutningsrisker, medan 3G-vibrations- och 30G-stötvalidering säkerställer pålitlig drift under löpning, hoppning och hinderöverfart.
Lättvikts AI-beräkning på kanten:Den integrerade 6 TOPS NPU:n stöder lättviktig kant-AI-inferens för terrängigenkänning, dynamisk hinderundvikning och liknande funktioner, vilket ger grunden för att fyrfotade robotar ska kunna utvecklas från autonom förflyttning till autonomt beslutsfattande.
