自主移動機器人的發(fā)展

方向與解決方案

在人們的日常生活中，機器人已經(jīng)從以往的工業(yè)應(yīng)用，拓展到商業(yè)應(yīng)用，在許多的餐廳中，已經(jīng)可以看到機器人在幫忙送餐，在許多商場內(nèi)，機器人也開始擔任著迎賓、導(dǎo)覽的工作，這代表著相關(guān)技術(shù)的逐步成熟，以及成本的日漸降低，使得機器人應(yīng)用日漸普及。本文將為您介紹機器人應(yīng)用的發(fā)展，以及由安森美（onsemi）所推出的相關(guān)解決方案。

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能夠自主執(zhí)行任務(wù)與在環(huán)境中

移動的機器人系統(tǒng)

隨著科技的不斷發(fā)展，人類與機器人的互動將不斷增加，從早上在當?shù)乜Х鹊隇槟菘Х鹊膮f(xié)作機器人（cobot），到在倉庫中移動選擇包裹的自主移動機器人（AMR），這些各式各樣的協(xié)作機器人，將可以在我們的日常生活中發(fā)揮很多作用。

自主移動機器人是一類能夠自主執(zhí)行任務(wù)并在環(huán)境中移動的機器人系統(tǒng)，這些機器人通常具備一定的感知、決策和執(zhí)行能力，使它們能夠適應(yīng)不同的環(huán)境，并執(zhí)行各種任務(wù)，而無需過多的人為干預(yù)。自主移動機器人廣泛應(yīng)用于工業(yè)、服務(wù)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，以提高效率、降低成本、增強安全性等目的。

這類機器人的基本組成部分相當復(fù)雜，主要包括感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)與執(zhí)行系統(tǒng)。感知系統(tǒng)包括能夠感知環(huán)境的傳感器，如攝像頭、激光雷達、紅外傳感器等，用于獲取周圍環(huán)境的信息。決策系統(tǒng)則利用感知系統(tǒng)獲取的信息進行分析結(jié)合決策算法和軟件，使機器人能夠理解環(huán)境、規(guī)劃路徑和執(zhí)行任務(wù)。執(zhí)行系統(tǒng)則包括控制機器人執(zhí)行動作的執(zhí)行器，如電機、液壓系統(tǒng)等，用于實現(xiàn)機器人在環(huán)境中的移動和操作。

自主移動機器人的未來發(fā)展方向涵蓋了許多方面，通過更強大的人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，將使機器人能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜和動態(tài)的環(huán)境，提高決策能力和自主行動的靈活性。此外，未來的自主移動機器人可能更加注重團隊協(xié)作規(guī)劃能力和協(xié)同工作，以實現(xiàn)更復(fù)雜的任務(wù)，這涉及到機器人之間的分布式?jīng)Q策和通信協(xié)議的進一步發(fā)展，以及機器人與人類的有效互動，以執(zhí)行更復(fù)雜和協(xié)同的任務(wù)。

具備更多智能感知能力的

自主移動機器人

展望未來發(fā)展趨勢，機器人應(yīng)用將進一步發(fā)展高階的智能感知技術(shù)，如三維視覺、聲音識別、觸覺、氣味感知等，以提高機器人對環(huán)境的感知能力，并強化自主移動機器人在未知或動態(tài)環(huán)境中的導(dǎo)航和定位能力，包括對地形、障礙物和其他移動物體的更精準識別，以應(yīng)對復(fù)雜和動態(tài)的場景。此外，利用增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，提高機器人在現(xiàn)實世界中的感知和操作能力，同時也為遠程操作和培訓(xùn)提供更好的工具。

為了延長機器人的運作時間，提升能源效率和自持續(xù)性，將更著重研究機器人的能源效率，同時發(fā)展更先進的自主充電技術(shù)，以延長其工作時間，同時探索自持續(xù)能源解決方案，以減少對外部充電設(shè)施的依賴，如太陽能充電或其他創(chuàng)新的能源技術(shù)，并為了配合不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，開發(fā)定制化的自主移動機器人，使其具備更多的功能和適應(yīng)性。

另一方面，人們也相當重視機器人的安全性和倫理考慮，應(yīng)更加強自主移動機器人在與人類互動時的安全性，確保它們在與人類共存的環(huán)境中，能夠遵循相關(guān)的法規(guī)和倫理準則，包括遵循道德準則、隱私保護和對人的尊重，更加強調(diào)機器人的安全性，這也可能涉及到法規(guī)和倫理方面的制定。

機器人也將朝向更專業(yè)化、定制化的自主移動機器人發(fā)展，以適應(yīng)特定行業(yè)或領(lǐng)域的需求，例如醫(yī)療保健、物流、農(nóng)業(yè)等，并將自主移動機器人與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)更高級別的自動化和智能化，使機器人能夠更好地與其他設(shè)備和系統(tǒng)協(xié)同工作。

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提供完整的自主移動機器人演示

與解決方案

安森美是一家產(chǎn)品線相當廣泛的半導(dǎo)體元器件公司，針對機器人應(yīng)用發(fā)展，安森美開發(fā)了一款自主移動機器人演示，該演示是從子系統(tǒng)解決方案開發(fā)出來的，這是一個使用安森美創(chuàng)新產(chǎn)品的綜合機器人設(shè)計。通過結(jié)合安森美的不同傳感和智能電源解決方案，這一概念可用于設(shè)計各種類型的機器人、協(xié)作機器人、電動工具和自動導(dǎo)引車。

安森美以自己的產(chǎn)品來制作機器人應(yīng)用的評估板（EVB）和開發(fā)平臺，這些平臺用于自主移動機器人子系統(tǒng)，包括運動、傳感器、電源、照明和通信。它們與控制單元一起形成一個自主移動基地，可以在其環(huán)境中導(dǎo)航并在需要時使用防撞功能，安全地重新規(guī)劃繞過障礙物的路徑。為了能夠升級和使用安森美最新的評估板，并包含安森美的一些客制化產(chǎn)品（例如相機），自主移動機器人使用DIN導(dǎo)軌來安裝評估板，并使用球頭安裝座1/4-20來安裝傳感器。

在照明子系統(tǒng)中，可向周圍的人傳達自主移動機器人的現(xiàn)狀、狀態(tài)和意圖。在智能零售庫存應(yīng)用中，照明系統(tǒng)還可以用于照亮黑暗商店中的產(chǎn)品。其中使用了NCV7685線性電流驅(qū)動器和NCL31000智能LED驅(qū)動器，包括可見光通信和室內(nèi)定位評估板的功能。

在運動子系統(tǒng)中則包括安森美的60V多用途三相柵極驅(qū)動器NCD83591，以及具有極低的靜態(tài)電流、快速瞬態(tài)響應(yīng)，以及高輸入和輸出電壓范圍功率調(diào)節(jié)器NCP730 CMOS LDO穩(wěn)壓器，和專為緊湊高效應(yīng)用而設(shè)計，并具有高熱性能，用于BLDC電機驅(qū)動的最新Trench 10 MOSFET NVMFWS0DxN04XM解決方案。

傳感器子系統(tǒng)中則使用1/2.6英寸2Mp CMOS數(shù)字圖像傳感器AR0234和1/3.2英寸CMOS有源像素數(shù)字圖像傳感器AR1335，以及提供全功能控制器和傳感器接口，可實現(xiàn)高分辨率、高精度角度傳感的NCS32100角度感應(yīng)定位傳感器，和可在自主移動機器人停止期間提供障礙物距離測量的超聲波傳感器NCV75215。

在電源子系統(tǒng)中，F(xiàn)AN65008B是一款具有集成功率MOSFET的PWM降壓調(diào)節(jié)器，可通過48V電池創(chuàng)建自主移動機器人所需的功率水平。FAN65008B包含一系列保護電路，包括過電流保護（OCP）、熱關(guān)斷（TSD）、過電壓保護（OVP）、欠電壓保護（UVP）和短路保護（SCP）。電源子系統(tǒng)還包括電池監(jiān)控和基于無橋圖騰柱NCP1681和e-Fuse NIS3071的超緊湊充電解決方案以及電流監(jiān)控。

通信子系統(tǒng)則包括NCN26010，這是一款符合IEEE 802.3cg標準的多點以太網(wǎng)10Base-T1S收發(fā)器，包括MAC、PLCA和協(xié)調(diào)子層（RS）。10Base-T1S是連接所有自主移動機器人子系統(tǒng)的骨干。最后，使用NVIDIA Jetson作為控制單元，提供了安森美子系統(tǒng)將機器人操作系統(tǒng)（ROS）作為集裝器來實現(xiàn)的良好集成示例。

搭配合作伙伴共同拓展機器人的

功能與應(yīng)用

安森美使用DIN導(dǎo)軌制造了自主移動機器人，以便能夠添加新產(chǎn)品和功能，持續(xù)進行更多的傳感器融合，也可以通過使用新的安森美電子保險絲產(chǎn)品e-Fuse NIS3071來擴展電源子系統(tǒng)。

安森美并與將安森美圖像傳感器和LiDAR技術(shù)集成到其相機系統(tǒng)中的公司合作，從而將圖像傳感和深度感知全部融合在一個系統(tǒng)中，以更好地支持這些客戶，并將安森美產(chǎn)品中的算法或功能轉(zhuǎn)移到客戶的系統(tǒng)之中。

安森美的自主移動機器人并與Nvidia合作，可進一步深入了解Nvidia Jetson用于運行ROS（機器人操作系統(tǒng)）環(huán)境的方式，以及需要什么級別的驅(qū)動程序。此外，安森美還深入探索Nvidia Omniverse、Isaac Sim的機器人仿真和合成數(shù)據(jù)，這些仿真環(huán)境是安全自主移動機器人設(shè)計的關(guān)鍵。仿真環(huán)境用于根據(jù)Syntectica數(shù)據(jù)（移動機器人需要安全導(dǎo)航的障礙物）來訓(xùn)練移動機器人，這些仿真環(huán)境還可用于導(dǎo)航最節(jié)能的路徑，延長電池充電之間的時間，或利用充電的機會，通過自主移動機器人子系統(tǒng)中的節(jié)能和智能傳感，來突出安森美的優(yōu)勢。

當前自主移動機器人可以在人們周圍自由移動的物理障礙已被消除，因為它們已經(jīng)相當安全且高效。自主移動機器人除了可以在倉庫和／或辦公室環(huán)境這些具有受控照明和水平地板環(huán)境下運行，未來自主移動機器人仍將不斷發(fā)展，以便像人類一樣可以應(yīng)對任何環(huán)境。

此外，真正的部署靈活性是自主移動機器人能否成功的一個關(guān)鍵特性，這需要一個界面來指示或訓(xùn)練機器人在無需編程即可知道該做什么。NLP（自然語言處理）、智能高效硬件傳感器，以及電源和控制方面的進步，將集成到自主移動機器人中以執(zhí)行一般任務(wù)。這將使未來的機器人有時可以操作數(shù)控機床，有時機器人也可以包裝產(chǎn)品。例如，在農(nóng)業(yè)環(huán)境中，自主移動機器人不僅可以進行除草，隨后也會采摘成熟的蔬菜，然后將其包裝以便運輸。

結(jié)語

隨著機器人行業(yè)在我們的日常生活中不斷變得更加高效和可靠，安森美將繼續(xù)開發(fā)可集成到自主移動機器人中的技術(shù)，包括運動、傳感器、電源、照明和通信子系統(tǒng)等模塊，允許機器人以最少的人機交互安全地移動、觀察和操作。安森美通過可靠的智能電源和傳感解決方案，最大限度地降低了這種復(fù)雜性，可為您的設(shè)計提供了必要的構(gòu)建模塊，值得您進一步深入了解與采用。

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審核編輯：黃飛