自主移動(dòng)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)應用，拓展到商業(yè)應用，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(chǎng)內，機器人也開(kāi)始擔任著(zhù)迎賓、導覽的工作，這代表著(zhù)相關(guān)技術(shù)的逐步成熟，以及成本的日漸降低，使得機器人應用日漸普及。本文將為您介紹機器人應用的發(fā)展，以及由安森美（onsemi）所推出的相關(guān)解決方案。

能夠自主執行任務(wù)與在環(huán)境中移動(dòng)的機器人系統

隨著(zhù)科技的不斷發(fā)展，人類(lèi)與機器人的互動(dòng)將不斷增加，從早上在當地咖啡店為您泡咖啡的協(xié)作機器人（cobot），到在倉庫中移動(dòng)選擇包裹的自主移動(dòng)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(dòng)機器人是一類(lèi)能夠自主執行任務(wù)并在環(huán)境中移動(dòng)的機器人系統，這些機器人通常具備一定的感知、決策和執行能力，使它們能夠適應不同的環(huán)境，并執行各種任務(wù)，而無(wú)需過(guò)多的人為干預。自主移動(dòng)機器人廣泛應用于工業(yè)、服務(wù)、醫療、農業(yè)等領(lǐng)域，以提高效率、降低成本、增強安全性等目的。

這類(lèi)機器人的基本組成部分相當復雜，主要包括感知系統、決策系統與執行系統。感知系統包括能夠感知環(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?chē)h(huán)境的信息。決策系統則利用感知系統獲取的信息進(jìn)行分析結合決策算法和軟件，使機器人能夠理解環(huán)境、規劃路徑和執行任務(wù)。執行系統則包括控制機器人執行動(dòng)作的執行器，如電機、液壓系統等，用于實(shí)現機器人在環(huán)境中的移動(dòng)和操作。

自主移動(dòng)機器人的未來(lái)發(fā)展方向涵蓋了許多方面，通過(guò)更強大的人工智能和機器學(xué)習技術(shù)，將使機器人能夠更好地適應復雜和動(dòng)態(tài)的環(huán)境，提高決策能力和自主行動(dòng)的靈活性。此外，未來(lái)的自主移動(dòng)機器人可能更加注重團隊協(xié)作規劃能力和協(xié)同工作，以實(shí)現更復雜的任務(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(jìn)一步發(fā)展，以及機器人與人類(lèi)的有效互動(dòng)，以執行更復雜和協(xié)同的任務(wù)。

具備更多智能感知能力的自主移動(dòng)機器人

展望未來(lái)發(fā)展趨勢，機器人應用將進(jìn)一步發(fā)展高階的智能感知技術(shù)，如三維視覺(jué)、聲音識別、觸覺(jué)、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(dòng)機器人在未知或動(dòng)態(tài)環(huán)境中的導航和定位能力，包括對地形、障礙物和其他移動(dòng)物體的更精準識別，以應對復雜和動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景。此外，利用增強現實(shí)和虛擬現實(shí)技術(shù)，提高機器人在現實(shí)世界中的感知和操作能力，同時(shí)也為遠程操作和培訓提供更好的工具。

為了延長(cháng)機器人的運作時(shí)間，提升能源效率和自持續性，將更著(zhù)重研究機器人的能源效率，同時(shí)發(fā)展更先進(jìn)的自主充電技術(shù)，以延長(cháng)其工作時(shí)間，同時(shí)探索自持續能源解決方案，以減少對外部充電設施的依賴(lài)，如太陽(yáng)能充電或其他創(chuàng )新的能源技術(shù)，并為了配合不同應用領(lǐng)域的需求，開(kāi)發(fā)定制化的自主移動(dòng)機器人，使其具備更多的功能和適應性。

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

機器人也將朝向更專(zhuān)業(yè)化、定制化的自主移動(dòng)機器人發(fā)展，以適應特定行業(yè)或領(lǐng)域的需求，例如醫療保健、物流、農業(yè)等，并將自主移動(dòng)機器人與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結合，實(shí)現更高級別的自動(dòng)化和智能化，使機器人能夠更好地與其他設備和系統協(xié)同工作。

提供完整的自主移動(dòng)機器人演示與解決方案

安森美是一家產(chǎn)品線(xiàn)相當廣泛的半導體元器件公司，針對機器人應用發(fā)展，安森美開(kāi)發(fā)了一款自主移動(dòng)機器人演示，該演示是從子系統解決方案開(kāi)發(fā)出來(lái)的，這是一個(gè)使用安森美創(chuàng )新產(chǎn)品的綜合機器人設計。通過(guò)結合安森美的不同傳感和智能電源解決方案，這一概念可用于設計各種類(lèi)型的機器人、協(xié)作機器人、電動(dòng)工具和自動(dòng)導引車(chē)。

安森美以自己的產(chǎn)品來(lái)制作機器人應用的評估板（EVB）和開(kāi)發(fā)平臺，這些平臺用于自主移動(dòng)機器人子系統，包括運動(dòng)、傳感器、電源、照明和通信。它們與控制單元一起形成一個(gè)自主移動(dòng)基地，可以在其環(huán)境中導航并在需要時(shí)使用防撞功能，安全地重新規劃繞過(guò)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(dòng)機器人使用DIN導軌來(lái)安裝評估板，并使用球頭安裝座1/4-20來(lái)安裝傳感器。

在照明子系統中，可向周?chē)娜藗鬟_自主移動(dòng)機器人的現狀、狀態(tài)和意圖。在智能零售庫存應用中，照明系統還可以用于照亮黑暗商店中的產(chǎn)品。其中使用了NCV7685線(xiàn)性電流驅動(dòng)器和NCL31000智能LED驅動(dòng)器，包括可見(jiàn)光通信和室內定位評估板的功能。

在運動(dòng)子系統中則包括安森美的60V多用途三相柵極驅動(dòng)器NCD83591，以及具有極低的靜態(tài)電流、快速瞬態(tài)響應，以及高輸入和輸出電壓范圍功率調節器NCP730 CMOS LDO穩壓器，和專(zhuān)為緊湊高效應用而設計，并具有高熱性能，用于BLDC電機驅動(dòng)的最新Trench 10 MOSFET NVMFWS0DxN04XM解決方案。

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

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

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

搭配合作伙伴共同拓展機器人的功能與應用

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

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(gè)系統中，以更好地支持這些客戶(hù)，并將安森美產(chǎn)品中的算法或功能轉移到客戶(hù)的系統之中。

安森美的自主移動(dòng)機器人并與Nvidia合作，可進(jìn)一步深入了解Nvidia Jetson用于運行ROS（機器人操作系統）環(huán)境的方式，以及需要什么級別的驅動(dòng)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據，這些仿真環(huán)境是安全自主移動(dòng)機器人設計的關(guān)鍵。仿真環(huán)境用于根據Syntectica數據（移動(dòng)機器人需要安全導航的障礙物）來(lái)訓練移動(dòng)機器人，這些仿真環(huán)境還可用于導航最節能的路徑，延長(cháng)電池充電之間的時(shí)間，或利用充電的機會(huì )，通過(guò)自主移動(dòng)機器人子系統中的節能和智能傳感，來(lái)突出安森美的優(yōu)勢。

當前自主移動(dòng)機器人可以在人們周?chē)杂梢苿?dòng)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(dòng)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(lái)自主移動(dòng)機器人仍將不斷發(fā)展，以便像人類(lèi)一樣可以應對任何環(huán)境。

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

結語(yǔ)

隨著(zhù)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，安森美將繼續開(kāi)發(fā)可集成到自主移動(dòng)機器人中的技術(shù)，包括運動(dòng)、傳感器、電源、照明和通信子系統等模塊，允許機器人以最少的人機交互安全地移動(dòng)、觀(guān)察和操作。安森美通過(guò)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雜性，可為您的設計提供了必要的構建模塊，值得您進(jìn)一步深入了解與采用。

文章來(lái)源：艾睿電子