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我是一臺(tái)自主移動(dòng)機(jī)器人，也可以叫我AMR。我能夠看見、感知現(xiàn)實(shí)世界并完成與現(xiàn)實(shí)世界的交互，能夠做到這些事情并不容易。今天，我就來給你們講講我的設(shè)計(jì)者是如何將照明、傳感器和通信技術(shù)這些關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用到我身上的！

圖 1：自主移動(dòng)機(jī)器人概念

作為一臺(tái)自主移動(dòng)機(jī)器人，和其他機(jī)器人最大的區(qū)別應(yīng)該就是我具有豐富的感知能力。

在各種不同類型傳感器的幫助下，我才能夠更好地監(jiān)測(cè)環(huán)境并與環(huán)境進(jìn)行交互。這其中就包括溫度傳感器、圖像傳感器、LiDAR（用于3D映射）、旋轉(zhuǎn)位置和可見光通信(VLC)傳感器等等。

通過圖像傳感器和圖像信號(hào)處理器，我擁有了視覺感知的能力，可以檢測(cè)并識(shí)別物體，可以自由地在環(huán)境中穿梭。

在AMR的視覺感知方面，安森美提供了全局快門和卷簾快門圖像傳感器方案。AR0234CS圖像傳感器采用創(chuàng)新的全局快門像素設(shè)計(jì)，優(yōu)化了每秒 120 幀、全分辨率下捕捉移動(dòng)場(chǎng)景的精度和速度。該傳感器在低光照和明亮的場(chǎng)景中都能生成清晰的低噪聲圖像。

直播預(yù)告

11月8日上午的在線研討會(huì)中，將介紹安森美(onsemi)兩款全新的傳感器，能應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、智能家居/樓宇、機(jī)器人、安防/監(jiān)控等眾多應(yīng)用。

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圖 2：安森美面向 AMR 的感知方案

當(dāng)然在復(fù)雜的環(huán)境中穿行光有視覺還不夠，我還必須了解自己的準(zhǔn)確的位置和狀態(tài)，這就需要位置傳感器出馬了。為了及時(shí)檢測(cè)到障礙物并避免碰撞，我還需要超聲波和紅外線傳感器來測(cè)量與與遠(yuǎn)程物體之間的距離。

在位置傳感器上，安森美NCS32100是一款工業(yè)用旋轉(zhuǎn)位置傳感器，兼具高精度與高速度優(yōu)勢(shì)。它采用38mm傳感器，可在 6,000RPM 時(shí)提供+/-50角秒的精度。對(duì)于低精度應(yīng)用，它支持高達(dá)100,000 RPM的轉(zhuǎn)速。這款全新器件采用專利方法來實(shí)現(xiàn)電感位置感知，非常適用于工業(yè)和機(jī)器人應(yīng)用。

不過，光是擁有感知能力還不夠。就像你們?nèi)祟愒谝雇硇枰獰艄庖粯樱覀傾MR當(dāng)然也需要照明技術(shù)在相對(duì)惡劣的環(huán)境中開展通信和工作。通過LED不僅能夠解決照明問題，還可以用來發(fā)送信號(hào)，指示機(jī)器人的狀態(tài)或方向。

選擇 AMR 照明技術(shù)時(shí)需要考慮的性能特征和參數(shù)包括亮度、色溫和功耗。LED 控制器和驅(qū)動(dòng)器組件負(fù)責(zé)監(jiān)控 LED 內(nèi)的電流，并使其發(fā)出特定強(qiáng)度和波長的光線。LED 驅(qū)動(dòng)電路使用高邊和低邊功率 MOSFET 開關(guān) LED 電流，并保護(hù)它們免受過壓和過流條件的影響，確保 LED 驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)定性。安森美NCV7685LED 線性電流驅(qū)動(dòng)器和NCL31000智能 LED 驅(qū)動(dòng)器非常適合 AMR 照明應(yīng)用。NVC7685 具有 12 個(gè)線性可編程恒流源，使用相同的基準(zhǔn)電壓，支持 128 個(gè)不同的可調(diào) PWM 占空比級(jí)別。NCL31000 含一個(gè)支持高帶寬模擬和 PWM 調(diào)光（降至零電流）的高效 3 安培降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)輔助 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和監(jiān)測(cè)輸入/輸出電流及電壓、LED 溫度、 DC-DC 電壓的診斷功能。

圖 3：安森美面向 AMR 的照明方案

當(dāng)我在倉庫中導(dǎo)航時(shí)，一般會(huì)用到UWB、藍(lán)牙 LE (AoA/AoD)和 Wi-Fi 室內(nèi)定位系統(tǒng)(IPS)等應(yīng)用，但射頻擁塞或干擾時(shí)，可能會(huì)影響到IPS。為了確保我在工作時(shí)不會(huì)迷路，還可以通過VLC來補(bǔ)充RF IPS。

可以將 VLC 安裝到天花板燈具網(wǎng)格中，其中的每個(gè)天花板燈具都會(huì)發(fā)射唯一的 ID 號(hào)。如果 AMR 內(nèi)置布局?jǐn)?shù)據(jù)庫，包含每個(gè)燈具的位置和唯一 ID，則 AMR 可以借助朝向天花板的簡單光電二極管進(jìn)行自我導(dǎo)航，如下圖 4 所示。NCL31000支持 VLC，使用可見光作為載體單向傳輸數(shù)據(jù)，速率高達(dá) 10kb/s。VLC 讓 AMR 可以與其他設(shè)備和人類進(jìn)行安全通信。由于可見光光譜范圍為 430 THz 至 790 THz，因此 VLC 不會(huì)影響附近的無線技術(shù)，如藍(lán)牙低功耗（藍(lán)牙 LE）、Zigbee、超寬帶(UWB)和 Wi-Fi。VLC 非常安全，因?yàn)樗旧硎苤朴谝暰€范圍。

圖 4：AMR 借助 VLC 實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位系統(tǒng) (IPS)

好啦，現(xiàn)在我可以輕松做到在倉庫中自主移動(dòng)完成工作了，如何準(zhǔn)確接收命令、傳輸數(shù)據(jù)又成了一個(gè)問題。通信技術(shù)的選擇需要考慮工作范圍、數(shù)據(jù)速率、功耗和安全性等。工作范圍必須足夠長，從而便于我能以可接受的速度與周圍環(huán)境中的其他設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行通信。收發(fā)器的功耗必須盡可能低，以延長電池壽命，同時(shí)安全性也非常重要，以防止 AMR 的數(shù)據(jù)和命令遭到破壞。

藍(lán)牙 LE 無線通信技術(shù)專為低功耗設(shè)計(jì)，因此非常適合電池供電設(shè)備。該協(xié)議支持一系列數(shù)據(jù)傳輸速率，用于在 AMR 和其他設(shè)備之間傳輸傳感器數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。藍(lán)牙 LE 也可以用于室內(nèi)定位系統(tǒng)，從而支持 AMR 穿行于動(dòng)態(tài)環(huán)境。安森美RSL15是通過藍(lán)牙 5.2 認(rèn)證的收發(fā)器，提供易于實(shí)施的藍(lán)牙 LE 無線應(yīng)用，支持到達(dá)角 (AOA) 和出發(fā)角 (AOD) 關(guān)鍵功能，以實(shí)現(xiàn)正確的室內(nèi)定位。高度集成的無線系統(tǒng)單芯片 (SoC) 優(yōu)化了系統(tǒng)尺寸和電池壽命。它采用 ARM Cortex-M33 處理器和 2.4 GHz 收發(fā)器，支持藍(lán)牙 LE 5.2 和 2.4 GHz 自定義協(xié)議。

圖 5：安森美面向 AMR 的通信方案

工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議提供高速通信功能，用于實(shí)時(shí)控制和協(xié)調(diào)多個(gè) AMR。安森美NCN2601010BASE-T1S工業(yè)以太網(wǎng)收發(fā)器，可利用現(xiàn)有的雙絞線布線實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的多分支以太網(wǎng)通信。該器件符合 IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)，包括媒體訪問控制器 (MAC)、PLCA 協(xié)調(diào)子層 (RS) 和專為工業(yè)多分支以太網(wǎng)設(shè)計(jì)的 10BASE-T1S PHY。它可提供通過單一的非屏蔽雙絞線傳輸和接收數(shù)據(jù)的所有物理層功能，并可通過 Open Alliance 的 MACPHY SPI 協(xié)議與主機(jī) MCU 通信。

AMR 組件選擇指南

我們AMR的宗旨是與現(xiàn)實(shí)世界積極互動(dòng)，安森美支持設(shè)計(jì)人員選用適合其應(yīng)用需求的照明、感知和連接方案，來幫助我們實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。想要深入了解我們AMR嗎？請(qǐng)閱讀“設(shè)計(jì)自主移動(dòng)機(jī)器人，請(qǐng)務(wù)必考慮這些要點(diǎn)和方案”吧~

點(diǎn)個(gè)星標(biāo)，茫茫人海也能一眼看到我

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原文標(biāo)題：自主移動(dòng)機(jī)器人自述：我們AMR是這樣煉成的！

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