Giải pháp

Bộ điều khiển trí tuệ nhân tạo APQ Flagship TER40J-A6 trong ứng dụng robot hình người hai chân.

Bộ điều khiển trí tuệ nhân tạo APQ Flagship TER40J-A6 trong ứng dụng robot hình người hai chân.

Bộ điều khiển trí tuệ nhân tạo APQ Flagship TER40J-A6 trong ứng dụng robot hình người hai chân.

Robot hình người hai chân đại diện cho đỉnh cao của công nghệ trí tuệ thể hiện. Hình dạng giống người của chúng cho phép thích nghi liền mạch với môi trường làm việc của con người, mang lại triển vọng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, dịch vụ thương mại và các hoạt động đặc biệt. Tuy nhiên, những thách thức về cân bằng động do cấu trúc hai chân mang lại đặt ra yêu cầu cao hơn nhiều đối với hệ thống điều khiển cốt lõi so với các dạng robot khác—nó phải hoàn thành toàn bộ vòng lặp khép kín của nhận thức, ra quyết định và điều khiển trong vòng mili giây.

Sau nhiều vòng đánh giá và kiểm chứng thực địa nghiêm ngặt, khách hàng cuối cùng đã chọn bộ điều khiển trí tuệ nhân tạo hàng đầu của APQ, TER40J-A6, làm nền tảng điều khiển cốt lõi cho robot hình người hai chân thế hệ mới của họ.

Thách thức của khách hàng

  • Nhu cầu điện toán AI cực lớn:Robot hình người hai chân phải chạy các mô hình đa phương thức lớn trong thời gian thực ở biên để thực hiện các tác vụ AI phức tạp như nhận thức môi trường, hiểu ngữ nghĩa và lập kế hoạch nhiệm vụ, đòi hỏi hiệu năng AI ở mức nghìn TOPS.
  • Thu thập video HD đa kênh đồng bộ:Robot cần nhiều camera HD để đạt được khả năng nhận thức môi trường 360 độ, do đó bộ điều khiển cần hỗ trợ nhiều giao diện camera GMSL2 và khả năng đồng bộ hóa thời gian GNSS.
  • Sự cùng tồn tại của mạng tốc độ cao và tín hiệu công nghiệp thời gian thực:Nó yêu cầu mạng tốc độ 10GbE để truyền tải dữ liệu quy mô lớn và trích xuất dữ liệu huấn luyện, đồng thời hỗ trợ giao thức Ethernet thời gian thực công nghiệp EtherCAT để điều khiển tất cả các động cơ khớp của robot.
  • Điều khiển tích hợp thời gian thực giữa bộ não lớn và bộ não nhỏ:Việc đi bộ bằng hai chân đòi hỏi chu kỳ điều khiển chuyển động cực ngắn. Độ trễ giao tiếp của các kiến ​​trúc "não lớn và não nhỏ tách biệt" truyền thống không thể đáp ứng các yêu cầu thời gian thực của chuyển động hai chân năng động cao, do đó, một kiến ​​trúc tính toán và điều khiển tích hợp là cần thiết.
  • Giao diện truyền thông công nghiệp phong phú:Bộ điều khiển phải đồng thời giao tiếp với các động cơ servo khớp nối, cảm biến lực, IMU, LiDAR và các thiết bị khác, đòi hỏi nhiều kênh CAN FD, cổng nối tiếp, GPIO và các giao diện mở rộng khác.
  • Khả năng chống rung cho hoạt động cường độ cao:Trong các chuyển động năng động cao như chạy, nhảy và khiêu vũ, robot hình người hai chân phải chịu rung động và va đập mạnh, đòi hỏi bộ điều khiển phải có thiết kế chống rung vượt trội và cấu trúc giao diện khóa chắc chắn.
双足人形机器人

Giải pháp APQ

TER40J-A6特点图(EN)(1)
  • Hiệu năng AI đạt 2070 TFLOPS, tích hợp chức năng não bộ tổng thể và não bộ đơn giản:TER40J-A6 được trang bị mô-đun lõi NVIDIA Jetson Thor T5000, cung cấp hiệu năng AI lên đến 2070 TFLOPS (FP4 sparse). So với nền tảng Jetson AGX Orin, nó thể hiện một bước tiến vượt bậc về chất lượng—với nhiều lõi CPU hơn và hiệu năng CPU cao hơn khoảng hai đến ba lần. Mức độ sức mạnh tính toán này cho phép robot hình người hai chân chạy các mô hình ngôn ngữ-thị giác quy mô lớn, các mô hình nhận thức đa phương thức và các thuật toán lập kế hoạch nhiệm vụ phức tạp trong thời gian thực tại biên, thực sự cho phép xử lý thông minh từ đầu đến cuối, từ "nhận thức" đến "ra quyết định".
  • 8 giao diện camera GMSL2 cho khả năng quan sát toàn cảnh:TER40J-A6 được trang bị tiêu chuẩn 8 giao diện camera GMSL2 và hỗ trợ đồng bộ hóa thời gian GNSS. Tám giao diện camera này có thể kết nối trực tiếp với nhiều camera HD, cho phép robot hình người hai chân có khả năng nhận thức môi trường 360 độ không có điểm mù. Đồng bộ hóa thời gian GNSS đảm bảo sự căn chỉnh chính xác trên nhiều luồng hình ảnh, cung cấp dữ liệu chất lượng cao hỗ trợ các chức năng cốt lõi như lập bản đồ SLAM, theo dõi mục tiêu và tránh chướng ngại vật động.
  • Kiến trúc tính toán và điều khiển thống nhất, loại bỏ sự phân tách giữa "não lớn" và "não nhỏ":Được xây dựng trên nền tảng Jetson Thor, TER40J-A6 được định vị là bộ điều khiển tích hợp "não lớn/não nhỏ" hàng đầu dành cho trí tuệ thể hiện. Nó không chỉ thực hiện vai trò "não lớn" trong nhận thức và ra quyết định của AI, mà còn đảm nhiệm vai trò "não nhỏ" trong điều khiển chuyển động thời gian thực thông qua các giao diện truyền thông công nghiệp phong phú, thực sự hiện thực hóa thiết kế "não lớn/não nhỏ" thống nhất. Kiến trúc này về cơ bản loại bỏ độ trễ điều khiển do độ trễ truyền thông trong các giải pháp "não lớn + não nhỏ" tách biệt truyền thống và cung cấp nền tảng phần cứng vững chắc cho điều khiển thời gian thực năng động cao trong chuyển động hai chân.
  • Nâng cấp toàn diện hệ thống truyền thông công nghiệp để tích hợp nhiều thiết bị:TER40J-A6 đã trải qua quá trình nâng cấp giao diện toàn diện cho các ứng dụng robot hình người hai chân: 2 cổng 10GbE + 4 cổng Gigabit Ethernet độc lập (một số cổng Gigabit hỗ trợ EtherCAT): Các cổng 10GbE cho phép trích xuất nhanh chóng dữ liệu huấn luyện mô hình lớn, cung cấp nguyên liệu chất lượng cao cho việc lặp lại và tối ưu hóa thuật toán AI liên tục. Các cổng Gigabit có thể được dành riêng cho giao tiếp servo khớp, truy cập LiDAR và giao tiếp backend, cho phép phân tách lưu lượng mà không gây tắc nghẽn; 4 kênh CAN FD: Giao tiếp trực tiếp với hệ thống truyền động servo khớp của robot hình người hai chân để đạt được điều khiển đồng bộ chính xác cao đa trục; 2 cổng RS232/RS485: Kết nối ổn định các thiết bị ngoại vi như cảm biến lực và IMU; 16 kênh GPIO: Tạo điều kiện mở rộng cho đầu ra cảnh báo, chỉ báo trạng thái và các giao diện bộ truyền động khác; Các giao diện I2C, SPI, TTL, PPS_IN và 2 giao diện PWM bổ sung để đáp ứng các yêu cầu tùy chỉnh chuyên sâu; 3 cổng USB 10Gbps + 1 cổng USB 5Gbps để kết nối bộ nhớ tốc độ cao, camera công nghiệp, mô-đun giọng nói, radar, cảm biến lực và các thiết bị khác; 1 giao diện hiển thị HDMI để gỡ lỗi và trực quan hóa cục bộ.
  • Thiết kế chống rung toàn diện cho hoạt động năng động cao:Trong các hoạt động năng động cao như chạy, nhảy và khiêu vũ, bộ điều khiển của robot hình người hai chân phải chịu rung động và va đập cường độ cao liên tục. TER40J-A6 sở hữu thiết kế chống rung toàn diện, có hệ thống ở cấp độ giao diện: Giao diện camera GMSL tích hợp cấu trúc khóa chốt để đảm bảo kết nối an toàn cho nhiều camera HD trong quá trình chuyển động mạnh; Giao diện mạng sử dụng chuẩn Mini I/O và cũng có cơ chế khóa, mang lại khả năng chống rung vượt trội so với các đầu nối RJ45 truyền thống; Giao diện USB cung cấp các vị trí vít dự phòng xung quanh các cổng, cho phép gia cố thêm cáp bằng cách siết chặt; Sơ đồ giao diện hoàn chỉnh này đảm bảo bộ điều khiển có thể hỗ trợ ổn định các robot nguyên mẫu thực hiện các hành động phức tạp, năng động cao, va đập mạnh như khiêu vũ và nhào lộn.
  • Mở rộng không dây và độ tin cậy cấp công nghiệp:TER40J-A6 hỗ trợ khe cắm M.2 Key-M để mở rộng SSD NVMe, khe cắm M.2 Key-B để mở rộng mô-đun 4G/5G và khe cắm M.2 Key-E để mở rộng mô-đun Wi-Fi/Bluetooth. Các giao diện gỡ lỗi và nạp firmware dự phòng, cũng như khe cắm thẻ SIM, được cung cấp ở cạnh bên để thuận tiện cho việc bảo trì và nâng cấp. Toàn bộ thiết bị chỉ có kích thước 168,2 × 130 × 72,6 mm, sử dụng hệ thống làm mát bằng quạt chủ động thông minh, hỗ trợ điện áp đầu vào rộng 12–28 VDC, cung cấp phạm vi nhiệt độ hoạt động từ -20 đến 50°C và phạm vi nhiệt độ lưu trữ từ -40 đến 80°C, và đã vượt qua các bài kiểm tra rung động và va đập nghiêm ngặt.

Những thành tựu nổi bật:

  • Vượt qua hoàn toàn nút thắt cổ chai về điện toán:Với hiệu năng AI cực cao lên đến 2070 TFLOPS, các mô hình đa phương thức quy mô lớn có thể hoạt động trong thời gian thực tại biên mạng. Tốc độ phản hồi cho các tác vụ AI phức tạp như nhận thức môi trường, hiểu ngữ nghĩa và lập kế hoạch nhiệm vụ đã đạt được bước nhảy vọt về chất lượng so với các giải pháp truyền thống, tạo nền tảng tính toán mạnh mẽ cho robot hình người hai chân phát triển từ khả năng chỉ "biết đi" thành "biết suy nghĩ và đưa ra quyết định".
  • Sự kết hợp giữa bộ não lớn và bộ não nhỏ, độ trễ điều khiển gần bằng không:Kiến trúc tính toán và điều khiển tích hợp của nền tảng Jetson Thor loại bỏ hoàn toàn độ trễ giao tiếp của các giải pháp tách biệt "não lớn + não nhỏ" truyền thống. Các lệnh điều khiển chuyển động cho việc đi bộ bằng hai chân có thể hoàn thành vòng lặp từ nhận thức đến thực thi trong vòng nano giây, cải thiện đáng kể sự ổn định khi đi bộ và tốc độ phản hồi động.
  • Tầm nhìn toàn cảnh không điểm mù:Tám giao diện camera GMSL2, kết hợp với đồng bộ hóa thời gian GNSS, cho phép thu nhận chính xác và căn chỉnh thời gian nhiều luồng hình ảnh HD, giúp robot có khả năng nhận thức 360 độ, đáp ứng nhu cầu đa dạng trong các tình huống như nhận dạng địa hình phức tạp, tránh chướng ngại vật động và theo dõi mục tiêu.
  • Cả khả năng giao tiếp tốc độ cao và điều khiển thời gian thực:Hai cổng 10GbE đảm bảo khả năng tổng hợp dữ liệu video HD và dữ liệu nhận diện tốc độ cao, cho phép trích xuất dữ liệu huấn luyện nhanh chóng cho các mô hình lớn và hỗ trợ tối ưu hóa thuật toán AI liên tục. Bốn cổng GbE hỗ trợ EtherCAT, cho phép điều khiển động cơ khớp nối theo thời gian thực ở mức micro giây.
  • Bảo vệ chống rung toàn diện cho các tác vụ có tính động cao:Nhiều biện pháp chống rung – bao gồm các đầu nối GMSL khóa chốt, các cổng mạng Mini I/O khóa và các vị trí bắt vít xung quanh giao diện USB – đảm bảo hoạt động ổn định của bộ điều khiển trong các hoạt động năng động cao như chạy, nhảy và khiêu vũ, giải quyết triệt để các vấn đề dai dẳng trong các giải pháp truyền thống, nơi rung động gây ra các giao diện lỏng lẻo và gián đoạn tín hiệu tạm thời.
  • Tích hợp nhiều thiết bị trên một nền tảng duy nhất, đơn giản hóa đáng kể kiến ​​trúc hệ thống:Các giao diện đa dạng bao gồm 4× CAN FD, 2× RS232/485, 16× GPIO và I2C/SPI/PPS cho phép kết nối trên một nền tảng duy nhất với các động cơ servo khớp nối, cảm biến lực, IMU, LiDAR, camera HD và các thiết bị khác. Việc triển khai hệ thống hoàn chỉnh có thể được thực hiện mà không cần các mô-đun mở rộng bổ sung, giúp giảm đáng kể độ phức tạp tích hợp hệ thống và chi phí linh kiện.
TER40J-A6结构图(EN)(1)