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我是一臺自主移動機(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:自主移動機(jī)器人概念

作為一臺自主移動機(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處理器,我擁有了視覺感知的能力,可以檢測并識別物體,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場景的精度和速度。該傳感器在低光照和明亮的場景中都能生成清晰的低噪聲圖像。
11月8日上午的在線研討會中,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。它采用38mm傳感器,可在 6,000RPM 時(shí)提供+/-50角秒的精度。對于低精度應(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,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)動電路的穩(wěn)定性。安森美NCV7685LED 線性電流驅(qū)動器和NCL31000智能 LED 驅(qū)動器非常適合 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)動器、兩個(gè)輔助 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和監(jiān)測輸入/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),可能會影響到IPS。為了確保我在工作時(shí)不會迷路,還可以通過VLC來補(bǔ)充RF IPS。
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。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
我們AMR的宗旨是與現(xiàn)實(shí)世界積極互動,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?請閱讀“設(shè)計(jì)自主移動機(jī)器人,請務(wù)必考慮這些要點(diǎn)和方案”吧~
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原文標(biāo)題:自主移動機(jī)器人自述:我們AMR是這樣煉成的!
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