Флагманський втілений інтелектуальний контролер APQ TER40J-A6 у застосуванні двоногого гуманоїдного робота
Двоногі гуманоїдні роботи є кульмінацією технологій втіленого інтелекту. Їхня людська форма забезпечує безперешкодну адаптацію до людського робочого середовища, що дає їм широкі перспективи застосування в промисловому виробництві, комерційних послугах та спеціальних операціях. Однак проблеми динамічної рівноваги, що виникають через двоногу структуру, накладають набагато вищі вимоги на основну систему керування, ніж у інших форм роботів — вона повинна завершити повний замкнутий цикл сприйняття, прийняття рішень та керування протягом мілісекунд.
Після кількох раундів оцінювання та ретельної польової перевірки замовник зрештою обрав флагманський контролер APQ з втіленим інтелектом, TER40J-A6, як основну платформу керування для свого двоногого гуманоїдного робота нового покоління.
Виклик клієнта
Екстремальний попит на обчислення зі штучним інтелектом:Двоногий гуманоїдний робот повинен запускати мультимодальні великі моделі в режимі реального часу на периферії для виконання складних завдань штучного інтелекту, таких як сприйняття навколишнього середовища, семантичне розуміння та планування завдань, що вимагає продуктивності штучного інтелекту на рівні тисячі TOPS.
Синхронізоване багатоканальне отримання HD-відео:Роботу потрібно кілька HD-камер для досягнення 360-градусного сприйняття навколишнього середовища, що вимагає від контролера підтримки кількох інтерфейсів камер GMSL2 та можливості синхронізації часу GNSS.
Співіснування високошвидкісних мереж та промислових сигналів у режимі реального часу:Для масштабного передавання даних та вилучення навчальних даних потрібна мережа класу 10GbE, а також підтримка промислового протоколу Ethernet реального часу EtherCAT для керування всіма спільними двигунами робота.
Інтегроване керування великим/малим мозком у режимі реального часу:Двоного ходьба вимагає надзвичайно коротких циклів керування рухом. Затримка зв'язку традиційних архітектур «розділеного великого та малого мозку» не може задовольнити вимоги реального часу для високодинамічного двоногого пересування, що робить інтегровану обчислювально-керуючу архітектуру необхідною.
Багаті інтерфейси промислового зв'язку:Контролер повинен одночасно взаємодіяти з серводвигунами з'єднань, датчиками сили, IMU, LiDAR та іншими пристроями, що вимагає кількох каналів CAN FD, послідовних портів, GPIO та інших розширених інтерфейсів.
Вібростійкість для високодинамічної роботи:Під час високодинамічних рухів, таких як біг, стрибки та танці, двоногий гуманоїдний робот піддається інтенсивній вібрації та ударам, що вимагає від контролера видатної антивібраційної конструкції та фіксуючих інтерфейсних структур.
Рішення APQ
2070 TFLOPS продуктивності ШІ, інтегруючи функції великого та малого мозку:TER40J-A6 оснащений основним модулем NVIDIA Jetson Thor T5000, що забезпечує продуктивність штучного інтелекту до 2070 TFLOPS (розріджений FP4). Порівняно з платформою Jetson AGX Orin, це являє собою якісний стрибок — з більшою кількістю ядер процесора та приблизно вдвічі-втричі більшою продуктивністю процесора. Такий рівень обчислювальної потужності дозволяє двоногим гуманоїдним роботам запускати великомасштабні моделі мови зору, мультимодальні моделі сприйняття та складні алгоритми планування завдань у режимі реального часу на периферії, що дійсно забезпечує комплексну інтелектуальну обробку даних від «сприйняття» до «прийняття рішень».
8 інтерфейсів камери GMSL2 для панорамного сприйняття:TER40J-A6 стандартно постачається з 8 інтерфейсами камер GMSL2 та підтримує синхронізацію часу GNSS. Ці вісім інтерфейсів камер можуть безпосередньо підключатися до кількох HD-камер, забезпечуючи 360-градусне сприйняття навколишнього середовища без сліпих зон для двоногих гуманоїдних роботів. Синхронізація часу GNSS забезпечує точне вирівнювання кількох потоків зображень, забезпечуючи високоякісну підтримку даних для основних функцій, таких як картографування SLAM, відстеження цілей та динамічне уникнення перешкод.
Уніфікована архітектура обчислень та керування, що усуває розділення на великий та малий мозок:Побудований на платформі Jetson Thor, TER40J-A6 позиціонується як флагманський інтегрований контролер типу «великий мозок/малий мозок» для втіленого інтелекту. Він не тільки виконує роль «великого мозку» для сприйняття та прийняття рішень за допомогою штучного інтелекту, але й виконує роль «малого мозку» для керування рухом у реальному часі завдяки своїм багатим промисловим комунікаційним інтерфейсам, справді реалізуючи єдину конструкцію «великий мозок/малий мозок». Ця архітектура принципово усуває затримку керування, спричинену затримкою зв'язку в традиційних розділених рішеннях «великий мозок + малий мозок», і забезпечує міцну апаратну основу для високодинамічного керування двоногим рухом у реальному часі.
Комплексне оновлення промислового зв'язку для інтеграції кількох пристроїв:TER40J-A6 зазнав комплексного оновлення інтерфейсу для застосування двоногих гуманоїдних роботів: 2 порти 10GbE + 4 незалежні порти Gigabit Ethernet (деякі гігабітні порти підтримують EtherCAT): Порти 10GbE дозволяють швидко витягувати дані для навчання великих моделей, забезпечуючи високоякісний матеріал для безперервної ітерації та оптимізації алгоритмів ШІ. Гігабітні порти можуть бути виділені для спільного сервозв'язку, доступу до LiDAR та серверного зв'язку, що дозволяє розділяти трафік без перевантажень; 4× канали CAN FD: безпосередньо взаємодіють із спільною системою сервоприводу двоногого гуманоїдного робота для досягнення багатоосьового високоточного синхронізованого керування; 2× порти RS232/RS485: стабільно підключають периферійні пристрої, такі як датчики сили та IMU; 16× канали GPIO: сприяють розширенню для виходів тривоги, індикації стану та інших інтерфейсів виконавчих механізмів; Додаткові інтерфейси I2C, SPI, TTL, PPS_IN та 2× PWM для задоволення вимог до глибокого налаштування; 3× порти USB 10 Гбіт/с + 1× порт USB 5 Гбіт/с для підключення високошвидкісних сховищ, промислових камер, голосових модулів, радарів, датчиків сили та інших пристроїв; 1× інтерфейс дисплея HDMI для локального налагодження та візуалізації.
Повноцінний інтерфейс антивібраційної конструкції для високодинамічної роботи:Під час високодинамічних дій, таких як біг, стрибки та танці, контролер двоногого гуманоїдного робота піддається постійній високоінтенсивній вібрації та ударам. TER40J-A6 має повноланцюгову, систематичну антивібраційну конструкцію на рівні інтерфейсу: Інтерфейси камер GMSL мають вбудовані фіксуючі конструкції для забезпечення безпечного підключення кількох HD-камер під час інтенсивного руху; Мережеві інтерфейси мають форм-фактор Mini I/O, а також оснащені механізмами блокування, що забезпечує чудову вібростійкість порівняно з традиційними роз'ємами RJ45; USB-інтерфейси забезпечують резервні позиції для гвинтового кріплення навколо портів, що дозволяє додатково посилити кабелі шляхом кріплення; Ця повна схема інтерфейсу гарантує, що контролер може стабільно підтримувати прототипи роботів під час виконання складних, високодинамічних, ударних дій, таких як танці та сальто.
Розширення бездротового зв'язку та надійність промислового рівня:TER40J-A6 підтримує слот M.2 Key-M для розширення NVMe SSD, слот M.2 Key-B для розширення модулів 4G/5G та слот M.2 Key-E для розширення модулів Wi-Fi/Bluetooth. Резервні інтерфейси налагодження та прошивки, а також слот для SIM-картки розташовані на бічній панелі для зручного обслуговування та оновлення. Весь пристрій має розміри лише 168,2 × 130 × 72,6 мм, використовує інтелектуальне активне вентиляторне охолодження, підтримує широкий діапазон вхідного живлення 12–28 VDC, пропонує робочий діапазон температур від -20 до 50°C та діапазон температур зберігання від -40 до 80°C, а також пройшов суворі випробування на вібрацію та удари.
Ціннісні досягнення:
Повний прорив вузького місця в обчислювальній техніці:Завдяки надвисокої продуктивності штучного інтелекту 2070 TFLOPS, мультимодальні великі моделі можуть працювати в режимі реального часу на периферії мережі. Швидкість реагування для складних завдань штучного інтелекту, таких як сприйняття навколишнього середовища, семантичне розуміння та планування завдань, досягла якісного стрибка порівняно з традиційними рішеннями, забезпечуючи потужну обчислювальну основу для еволюції двоногих гуманоїдних роботів від просто «здатних ходити» до «здатних думати та приймати рішення».
Уніфікована затримка керування для великого та малого мозку, майже нульова:Інтегрована обчислювально-керуюча архітектура платформи Jetson Thor повністю усуває затримку зв'язку, що виникає внаслідок традиційних розділених рішень «великий мозок + малий мозок». Команди керування рухом для двоногої ходьби можуть завершити цикл від сприйняття до виконання за наносекунду, значно покращуючи стабільність ходьби та швидкість динамічної реакції.
Панорамне сприйняття без сліпих зон:8 інтерфейсів камер GMSL2 у поєднанні з синхронізацією часу GNSS забезпечують точне отримання та часове вирівнювання кількох потоків HD-зображень, що дозволяє роботу використовувати 360-градусне сприйняття для задоволення різноманітних потреб, таких як розпізнавання складної місцевості, динамічне уникнення перешкод та відстеження цілей.
Як високошвидкісний зв'язок, так і керування в режимі реального часу:Два порти 10GbE забезпечують високошвидкісну агрегацію HD-відео та даних сприйняття, що дозволяє швидко витягувати навчальні дані для великих моделей та підтримувати безперервну оптимізацію алгоритмів штучного інтелекту. Чотири порти GbE підтримують EtherCAT, що дозволяє керувати двигунами суглобів у режимі реального часу на мікросекундному рівні.
Повноцінний інтерфейс захисту від вібрацій для високодинамічних завдань:Різноманітні антивібраційні заходи, включаючи роз'єми GMSL із засувкою, блокувальні мережеві порти Mini I/O та положення гвинтового кріплення навколо USB-інтерфейсів, забезпечують стабільну роботу контролера під час високодинамічних дій, таких як біг, стрибки та танці, фундаментально вирішуючи постійні проблеми в традиційних рішеннях, де вібрація призводить до нещільного кріплення інтерфейсів та короткочасних перебоїв сигналу.
Інтеграція кількох пристроїв на єдиній платформі, що значно спрощує архітектуру системи:Багатий інтерфейс, включаючи 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO та I2C/SPI/PPS, забезпечує єдине платформне підключення для спільних сервоприводів, датчиків сили, IMU, LiDAR, HD-камер та інших пристроїв. Повне розгортання системи може бути завершено без додаткових модулів розширення, що значно знижує складність системної інтеграції та вартість BOM.
