Uygulama Örnek Çalışması: Dört Ayaklı Robot için APQ TER30R-A2
Biyomimetik hareket yeteneği ve karmaşık arazilere güçlü uyum sağlama becerisiyle dört ayaklı robotlar, enerji denetimi, kamu güvenliği devriyeleri, yangın söndürme ve kurtarma operasyonları ile sanayi parkı gözetimi gibi alanlarda hızla yaygınlaşıyor. Ancak gerçek dünya uygulamalarında, hareket kontrol sistemleri birçok zorlukla karşılaşıyor. Kontrol ünitesinin yüksek frekanslı titreşim ve ani duruş değişiklikleri altında stabil kalması, 12'den fazla eklem motorunu yüksek hassasiyetle senkronize etmesi ve her milimetrenin önemli olduğu son derece kısıtlı bir gövde boşluğuna yüksek performanslı hesaplamayı sığdırması gerekiyor.
Çok sayıda ürün değerlendirme turu ve titiz saha testlerinin ardından müşteri, yeni nesil dört ayaklı robotu için temel hareket kontrol ünitesi olarak APQ TER30R-A2 somutlaştırılmış zekâ hareket kontrol "beyincik" kontrol cihazını seçti.
Müşteri Sorunu
Zorlu Gerçek Zamanlı Hareket Kontrolü Gereksinimleri:Koşma, zıplama ve dönme hareketleri, sıkı kontrol döngüsü gereksinimleri getirir. 1000 Hz'lik bir kontrol frekansında, birden fazla eklemde hassas ve sorunsuz senkronizasyon sağlamak için sistem titreşiminin 20 μs'nin altında kalması gerekir.
Çoklu Arayüzlü Cihaz EntegrasyonuSistem, aynı anda LiDAR, derinlik kameraları, IMU, 12'den fazla eklem motoru ve çok sayıda sensörü bağlamalıdır; bu da kapsamlı endüstriyel G/Ç kaynaklarına sahip bir kontrol ünitesi gerektirir.
Ultra Kompakt Alan Kısıtlamaları:Robot gövdesi ve eklem bölmelerinin içindeki alan son derece sınırlıdır. Kontrol ünitesi, ultra ince ve kompakt bir form faktöründe gerekli performansı sağlamalı ve böylece piller, sensörler ve diğer fonksiyonel modüller için daha fazla yer bırakmalıdır.
Yüksek Titreşim ve Şok Direnci:Koşma, zıplama ve engel aşma sırasında robot sürekli olarak şiddetli titreşim ve şoka maruz kalır. Bu nedenle, titreşim altında bağlantıların gevşemesini önlemek için kart seviyesinde entegre bir tasarım gereklidir.
Hafif Uç Yapay Zeka Hesaplama:Kontrol ünitesi ayrıca, arazi tanıma, dinamik engelden kaçınma ve benzeri akıllı işlevler için hafif algoritmalar çalıştırmak üzere uç yapay zeka çıkarım yeteneğine de ihtiyaç duyar.
APQ Çözümü
36 Eksen Senkronizasyonlu Hassas Hareket Kontrolü:TER30R-A2, entegre 6 TOPS NPU'lu Rockchip RK3588 sekiz çekirdekli 64 bit işlemci ile çalışır. 36 eksene kadar senkronize kontrolü destekler. 1.000 Hz kontrol frekansında, sistem titreşimi 20 μs'nin altında kalır. İster koşu sırasında birden fazla eklemi koordine etmek, ister hızlı dönüşler yapmak veya karmaşık arazide ilerlemek olsun, kontrolör hassas ve akıcı hareket kontrolü sağlayarak dinamik dört ayaklı robot operasyonları için istikrarlı ve güvenilir bir temel oluşturur.
Çoklu Cihaz Entegrasyonu için Zengin Giriş/Çıkış Seçenekleri:TER30R-A2, dört ayaklı robot sistemleri için özel olarak tasarlanmış bir G/Ç mimarisine sahiptir ve eklem tahriklerini, algılama cihazlarını, endüstriyel ağları ve aktüatör arayüzlerini tek bir kontrol ünitesinde birleştirir. • 4 × CAN FD portu: Yüksek hassasiyetli çok eksenli senkronize kontrol için 12'den fazla eklem motoruna ve tahrik sistemlerine doğrudan bağlantı. • 3 adet Gigabit Ethernet portu: Kesin ve gerçek zamanlı endüstriyel Ethernet iletişimi için EtherCAT desteği. • 1 × 2,5 GbE bağlantı noktası + 1 × GbE bağlantı noktası: 2,5 GbE bağlantı noktası, algılama kontrol ünitesiyle yüksek hızlı bağlantı sağlarken, GbE bağlantı noktası LiDAR nokta bulutu veri girişini destekler. • 8 adet USB arayüzü (3 adet USB 5Gbps Type-C, 1 adet USB 2.0 Type-C ve 4 adet dahili USB 2.0 başlığı): LiDAR, derinlik kameraları, devreye alma araçları ve diğer çevre birimlerinin eş zamanlı bağlantısını destekler. • 4 adet değiştirilebilir RS-232/RS-485 seri portu: IMU'lar, ultrasonik sensörler ve diğer çevre birimleri için güvenilir bağlantı. • 8 × GPIO + 2 × PWM kanalı: Aydınlatma kontrolü, alarm çıkışları ve diğer aktüatör arayüzleri için esnek genişletme imkanı. • 1 × HDMI çıkışı + 1 × ses arayüzü: Yerel devreye alma ve durum görselleştirme için kullanışlıdır.
Esnek Entegrasyon için Ultra Kompakt Tasarım:Sadece 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm ölçülerinde olan kontrol ünitesi, yaklaşık bir madeni paranın çapına eşit kalınlığıyla son derece kompakttır. Tamamen alüminyum gövdesi, braket montajını destekler ve robot gövdesine veya eklem bölmelerine kolayca entegre edilebilir, böylece piller, sensörler ve diğer modüller için değerli alan korunur. Dahili entegre depolama ve bellek tasarımı, titreşimden kaynaklanan bağlantı gevşeme risklerini ortadan kaldırarak, dinamik çalışma ve karmaşık arazi görevleri sırasında istikrarlı çalışma sağlar.
Çeşitli Dağıtımlar için Kablosuz Genişletme:Bu kontrol ünitesi, 4G/5G modülleri için bir M.2 Key-B yuvası (USB 5Gbps, 3042/3052 form faktörleri, Nano-SIM yuvası ile) ve Wi-Fi/Bluetooth modülleri için bir M.2 Key-E yuvası (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) sunmaktadır. İster uzak trafo merkezlerinde ister kentsel sanayi parkı devriyelerinde kullanılsın, bulut platformlarına ve komuta merkezlerine gerçek zamanlı bağlantı sağlar.
Yüksek Yoğunluklu Dinamik Operasyonlar için Endüstriyel Sınıf Güvenilirlik:TER30R-A2, yüksek titreşim ve şoka maruz kalan mobil robot ortamları için tasarlanmıştır ve geniş sıcaklık aralığında çalışma, geniş voltaj aralığında güç girişi ve kolay yerinde bakım imkanı sunar. • Çalışma sıcaklığı: -10°C ila 50°C; saklama sıcaklığı: -40°C ila 80°C. • Koşma, zıplama ve engel aşma sırasında güvenilir çalışma için 3G rastgele titreşim ve 30G şok testlerinden geçirilerek doğrulanmıştır. • 12-28 VDC geniş aralıklı giriş, farklı voltaj değerlerine sahip robot batarya sistemlerini destekler. • Ön panelde, yerinde devreye alma ve bakım işlemlerini verimli hale getirmek için güç anahtarı, sistem kurtarma düğmesi, sistem sıfırlama düğmesi ve durum göstergeleri entegre edilmiştir.
Değer Katkıları:
Hassas ve akıcı hareket kontrolü:20 μs'nin altında sistem titreşimi olan 1.000 Hz'lik bir kontrol döngüsü, senkronize 36 eksenli kontrol sağlayarak, karmaşık arazilerde istikrarlı duruşu korurken doğal koşma, zıplama ve dönme hareketleri için eklem motorlarını doğru bir şekilde yönlendirir.
Hepsi bir arada, çoklu cihaz entegrasyonu:4 adet CAN FD, 3 adet EtherCAT uyumlu Ethernet, 8 adet USB ve 4 adet seri port, ek genişletme modüllerine gerek kalmadan eklem motorlarının, LiDAR'ın, derinlik kameralarının, IMU'ların ve diğer cihazların doğrudan entegrasyonunu sağlayarak sistem mimarisini önemli ölçüde basitleştirir..
Kompakt yerleşim değerli alan tasarrufu sağlar:Ultra kompakt 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm boyutlarındaki gövde, robot gövdesinin içine kolayca sığarak piller, sensörler ve diğer fonksiyonel modüller için daha fazla alan bırakır.
Yüksek yoğunluklu hareketlerde bile istikrarlı ve güvenilir:Entegre devre kartı tasarımı, titreşimle ilgili bağlantı risklerini en aza indirirken, 3G titreşim ve 30G şok doğrulama testleri, koşma, zıplama ve engel aşma sırasında güvenilir çalışma sağlar.
Hafif uç yapay zeka hesaplama:Entegre 6 TOPS NPU, arazi tanıma, dinamik engelden kaçınma ve benzeri işlevler için hafif uç yapay zeka çıkarımını destekleyerek, dört ayaklı robotların otonom hareketten otonom karar vermeye doğru evrimleşmesi için hesaplama altyapısı sağlar.
