Giải pháp

Nghiên cứu trường hợp ứng dụng: APQ TER30R-A2 cho robot bốn chân

Nghiên cứu trường hợp ứng dụng: APQ TER30R-A2 cho robot bốn chân

Nghiên cứu trường hợp ứng dụng: APQ TER30R-A2 cho robot bốn chân

Với khả năng di chuyển mô phỏng sinh học và khả năng thích ứng mạnh mẽ với địa hình phức tạp, robot bốn chân đang được ứng dụng rộng rãi trong kiểm tra điện năng, tuần tra an ninh công cộng, chữa cháy và cứu hộ, cũng như giám sát khu công nghiệp. Tuy nhiên, trong thực tế, hệ thống điều khiển chuyển động của chúng phải đối mặt với nhiều thách thức. Bộ điều khiển phải duy trì ổn định dưới tác động của rung động tần số cao và thay đổi tư thế đột ngột, đồng bộ hóa hơn 12 động cơ khớp với độ chính xác cao, và tích hợp khả năng tính toán hiệu năng cao vào khoang cơ thể bị hạn chế nghiêm ngặt, nơi mà từng milimet không gian đều rất quan trọng.

Sau nhiều vòng đánh giá sản phẩm và thử nghiệm thực địa nghiêm ngặt, khách hàng đã chọn bộ điều khiển chuyển động thông minh APQ TER30R-A2 dạng “tiểu não” làm đơn vị điều khiển chuyển động cốt lõi cho robot bốn chân thế hệ tiếp theo của họ.

Thách thức của khách hàng

  • Yêu cầu điều khiển chuyển động thời gian thực nghiêm ngặt:Chạy, nhảy và xoay người đòi hỏi chu kỳ điều khiển nghiêm ngặt. Ở tần số điều khiển 1.000 Hz, độ nhiễu hệ thống phải duy trì dưới 20 μs để đảm bảo đồng bộ hóa chính xác và mượt mà giữa nhiều khớp.
  • Tích hợp thiết bị đa giao diệnHệ thống này phải kết nối đồng thời LiDAR, camera đo độ sâu, IMU, hơn 12 động cơ khớp nối và nhiều cảm biến khác, đòi hỏi bộ điều khiển có nhiều tài nguyên I/O công nghiệp.
  • Hạn chế không gian cực kỳ nhỏ gọn:Không gian bên trong thân robot và các khớp nối cực kỳ hạn chế. Bộ điều khiển phải đáp ứng được yêu cầu về hiệu năng trong một thiết kế siêu mỏng và nhỏ gọn, để lại nhiều không gian hơn cho pin, cảm biến và các mô-đun chức năng khác.
  • Khả năng chống rung và va đập mạnh mẽ:Trong quá trình chạy, nhảy và vượt chướng ngại vật, robot liên tục phải chịu rung động và va đập mạnh. Do đó, cần có thiết kế tích hợp ở cấp độ bo mạch để ngăn các đầu nối bị lỏng do rung động.
  • Điện toán AI biên trọng lượng nhẹ:Bộ điều khiển cũng yêu cầu khả năng suy luận AI tại biên để chạy các thuật toán đơn giản cho việc nhận dạng địa hình, tránh chướng ngại vật động và các chức năng thông minh tương tự.
四足机器狗

Giải pháp APQ

máy phát điện TER30R-A2
  • Điều khiển chuyển động chính xác với đồng bộ hóa 36 trục:TER30R-A2 được trang bị bộ xử lý 8 nhân 64-bit Rockchip RK3588 với NPU 6 TOPS tích hợp. Nó hỗ trợ điều khiển đồng bộ lên đến 36 trục. Với tần số điều khiển 1.000 Hz, độ nhiễu hệ thống vẫn dưới 20 μs. Cho dù điều phối nhiều khớp trong khi chạy, thực hiện các cú rẽ nhanh hay di chuyển trên địa hình phức tạp, bộ điều khiển đều cung cấp khả năng điều khiển chuyển động chính xác và mượt mà, tạo nền tảng ổn định và đáng tin cậy cho hoạt động của robot bốn chân năng động.
  • Giao diện I/O đa dạng cho việc tích hợp nhiều thiết bị:TER30R-A2 sở hữu kiến ​​trúc I/O được thiết kế chuyên dụng cho hệ thống robot bốn chân, tích hợp các bộ truyền động khớp, thiết bị cảm biến, mạng công nghiệp và giao diện bộ chấp hành vào một bộ điều khiển duy nhất.
    • 4 cổng CAN FD: Kết nối trực tiếp với hơn 12 động cơ khớp và hệ thống truyền động của chúng để điều khiển đồng bộ đa trục với độ chính xác cao.
    • 3 cổng Gigabit Ethernet: Hỗ trợ EtherCAT cho giao tiếp Ethernet công nghiệp thời gian thực, ổn định.
    • 1 cổng 2.5GbE + 1 cổng GbE: Cổng 2.5GbE cung cấp kết nối tốc độ cao với bộ điều khiển cảm biến, trong khi cổng GbE hỗ trợ nhập dữ liệu đám mây điểm LiDAR.
    • 8 giao diện USB (3 cổng USB 5Gbps Type-C, 1 cổng USB 2.0 Type-C và 4 đầu cắm USB 2.0 bên trong): Hỗ trợ kết nối đồng thời LiDAR, camera đo độ sâu, công cụ hiệu chỉnh và các thiết bị ngoại vi khác.
    • 4 cổng nối tiếp RS-232/RS-485 có thể chuyển đổi: Kết nối đáng tin cậy cho IMU, cảm biến siêu âm và các thiết bị ngoại vi khác.
    • 8 kênh GPIO + 2 kênh PWM: Khả năng mở rộng linh hoạt cho điều khiển chiếu sáng, đầu ra báo động và các giao diện thiết bị chấp hành khác.
    • 1 cổng xuất HDMI + 1 cổng giao diện âm thanh: Thuận tiện cho việc thiết lập và hiển thị trạng thái tại chỗ.
  • Thiết kế siêu nhỏ gọn cho khả năng tích hợp linh hoạt:Với kích thước chỉ 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm, bộ điều khiển này cực kỳ nhỏ gọn, có độ dày xấp xỉ đường kính của một đồng xu. Vỏ hoàn toàn bằng nhôm hỗ trợ gắn giá đỡ và có thể dễ dàng tích hợp vào thân robot hoặc các khoang khớp, tiết kiệm không gian quý giá cho pin, cảm biến và các mô-đun khác. Thiết kế bộ nhớ và lưu trữ tích hợp trên bo mạch loại bỏ nguy cơ lỏng đầu nối do rung động, đảm bảo hoạt động ổn định trong quá trình vận hành năng động và các nhiệm vụ trên địa hình phức tạp.
  • Mở rộng mạng không dây cho nhiều môi trường triển khai khác nhau:Bộ điều khiển cung cấp khe cắm M.2 Key-B (USB 5Gbps, chuẩn 3042/3052, có khe cắm Nano-SIM) cho các mô-đun 4G/5G, cũng như khe cắm M.2 Key-E (PCIe 2.0 ×1 + USB 2.0) cho các mô-đun Wi-Fi/Bluetooth. Cho dù được triển khai tại các trạm biến áp từ xa hay để tuần tra khu công nghiệp đô thị, nó đều cho phép kết nối thời gian thực với các nền tảng đám mây và trung tâm chỉ huy.
  • Độ tin cậy cấp công nghiệp cho các hoạt động năng động cường độ cao:TER30R-A2 được thiết kế dành cho môi trường robot di động có độ rung và va đập cao, đồng thời cung cấp khả năng hoạt động ở dải nhiệt độ rộng, điện áp đầu vào rộng và bảo trì thuận tiện tại chỗ.
    • Nhiệt độ hoạt động: -10°C đến 50°C; nhiệt độ bảo quản: -40°C đến 80°C.
    • Đã được kiểm chứng thông qua thử nghiệm rung ngẫu nhiên 3G và thử nghiệm va đập 30G để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong quá trình chạy, nhảy và vượt chướng ngại vật.
    • Đầu vào dải điện áp rộng 12-28 VDC hỗ trợ các hệ thống pin robot với các mức điện áp khác nhau.
    • Mặt trước tích hợp công tắc nguồn, nút khôi phục hệ thống, nút đặt lại hệ thống và các đèn báo trạng thái để vận hành và bảo trì tại chỗ hiệu quả.

Những thành tựu đáng kể:

  • Điều khiển chuyển động chính xác và mượt mà:Vòng điều khiển 1000 Hz với độ nhiễu hệ thống dưới 20 μs cho phép điều khiển đồng bộ 36 trục, điều khiển chính xác các động cơ khớp để tạo chuyển động chạy, nhảy và xoay người tự nhiên, đồng thời duy trì tư thế ổn định trên địa hình phức tạp.
  • Tích hợp đa thiết bị tất cả trong một:4 cổng CAN FD, 3 cổng Ethernet hỗ trợ EtherCAT, 8 cổng USB và 4 cổng nối tiếp cho phép tích hợp trực tiếp các động cơ khớp nối, LiDAR, camera đo độ sâu, IMU và các thiết bị khác mà không cần mô-đun mở rộng bổ sung, giúp đơn giản hóa đáng kể kiến ​​trúc hệ thống..
  • Thiết kế nhỏ gọn giúp tiết kiệm không gian quý giá:Kích thước siêu nhỏ gọn 118,2 mm × 128,5 mm × 35 mm dễ dàng nằm gọn bên trong thân robot, giúp tiết kiệm không gian cho pin, cảm biến và các mô-đun chức năng khác.
  • Ổn định và đáng tin cậy ngay cả trong điều kiện chuyển động cường độ cao:Thiết kế tích hợp ở cấp độ bo mạch giúp giảm thiểu rủi ro kết nối do rung động, trong khi việc kiểm định rung động 3G và va đập 30G đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong quá trình chạy, nhảy và vượt chướng ngại vật.
  • Điện toán AI biên trọng lượng nhẹ:Bộ xử lý NPU 6 TOPS tích hợp hỗ trợ suy luận AI biên nhẹ cho nhận dạng địa hình, tránh chướng ngại vật động và các chức năng tương tự, cung cấp nền tảng tính toán cho robot bốn chân phát triển từ di chuyển tự động sang ra quyết định tự động.
máy phát điện TER30R-A2