自主移动机器人的未来发展方向

随着科技的日新月异，人类与机器人的互动将愈发频繁。从早晨在本地咖啡店里，协作机器人(cobot)为顾客精心冲泡咖啡，到在仓库中，自主移动机器人(AMR)自由穿梭各处拣选包裹。协作机器人可以在我们日常生活中的很多方面发挥作用。

安森美(onsemi)开发了一款自主移动机器人演示，该演示由多个子系统方案构成，是一个使用安森美创新产品打造的完整的机器人设计。这个概念设计结合了安森美的各种不同感知和智能电源方案，可用于设计各种类型的机器人、协作机器人、电动工具和自动引导车。本文将从以下五个问题，帮助您更深入地了解自主移动机器人的未来发展方向。

01 安森美所研发的自主移动机器人，由安森美的多种子系统方案构成。请简要介绍一下这些子系统。

我们基于我们的产品制作了评估板 (EVB) 和开发平台。这些平台用于各种AMR子系统中，包括运动、传感器、电源、照明和通信。这些子系统与控制单元相结合，构成了一个自主移动的基础，它可以在其环境中导航并在需要时使用防碰撞功能安全地重新规划路径，以绕过障碍物。为了能够升级和使用我们最新的EVB并纳入一些客户产品（例如摄像头），该AMR使用DIN导轨来安装EVB，并使用球头安装座1/4-20来安装传感器。每个子系统都包含了以下一些重要的安森美产品：

照明

照明子系统用于向周围的人传达AMR的状态、状况和意图。在智能零售库存应用中，照明还可以用于在昏暗的商店中照亮产品。照明子系统中使用了NCV7685线性电流驱动器和NCL31000智能LED驱动器，其中后者具备可见光通信和室内定位EVB功能。

运动

运动子系统中使用了安森美三相栅极驱动器NCD83591、电源稳压器 NCP730和用于BLDC电机驱动的最新Trench 10 MOSFET NVMFWS0DxN04XM方案。

传感器

传感器子系统中使用了图像传感器AR0234和AR1335以及NCS32100角度电感式位置传感器和超声波传感器NCV75215。

电源

电源子系统中使用了FAN65008B，该器件是一款集成功率MOSFET的PWM降压稳压器，可通过48V电池生成AMR所需的功率水平。FAN65008B包含一系列保护电路，包括OCP、TSD、OVP、UVP和SCP。电源子系统还包括电池监控、基于无桥图腾柱 NCP1681的超紧凑充电方案和电子保险丝NIS3071以及电流监控。

通信

通信子系统中使用了NCN26010，该器件是一款符合IEEE 802.3cg标准的多分支以太网10Base-T1S收发器，其中包括MAC、PLCA和协调子层 (RS)。10Base-T1S是AMR连接所有子系统的骨干。最后，控制单元使用了NVIDIA Jetson。这提供了一个很好的集成示例，说明了如何在机器人操作系统 (ROS) 中以Docker容器形式实现各种安森美子系统。

图1：用于自主移动机器人的安森美子系统

02 该自主移动机器人中添加了哪些安森美产品，它们的功能是什么？

如前所述，我们使用了DIN导轨来构建安森美AMR，以便能够添加新的产品与功能。此外，安全性始终是我们关注的重点，我们将通过使用安森美的新型电子保险丝产品e-Fuse NIS3071来扩展电源子系统。

03 设计人员在打造机器人时面临哪些挑战？安森美的子系统方案如何通过更简单的集成来应对这些挑战？

这是其中一个最重要的问题。例如，我们会与一些公司合作，将安森美图像传感器和 LiDAR 技术集成到他们的摄像头系统中，从而将图像感知和深度感知融合到一个系统中。我们会思考如何更好地为他们提供支持，了解并识别还没有集成到我们产品之中、未来可能导入我们产品的算法或功能。

对机器人设计人员来说也是如此。通过构建安森美AMR，我们得以深入探索 ROS（机器人操作系统）环境在Nvidia Jetson上的运行方式及其对驱动程序的需求。此外，我们还得以研究Nvidia Omniverse和Isaac Sim（机器人仿真与合成数据平台）。仿真环境在打造安全的AMR设计中发挥了关键作用。仿真环境用于训练移动机器人处理合成数据，安全导航以绕过障碍物。这些仿真环境用于寻找最节能的路径，延长电池充电周期，或者利用机会进行充电，从而突显安森美的高能效电源和智能感知用于AMR子系统中的优势。

04 机器人市场正在迅速发展，在未来五年内机器人技术会有哪些发展？会取得哪些进步？

那时，AMR已经不需要训练轮，甚至更好的是，由于它们安全且高效，因此对AMR来说已经不存在物理障碍了，AMR可以在人群中自由移动。环境仍然是受控的，比如照明受控且地面平整的仓库和/或办公室环境。AMR将能够适应任何环境，就像人一样。此外，真正的部署灵活性是一个关键特性。这需要一个接口来指导或训练机器人做事情，而不需要编程。NLP（自然语言处理）、智能高效的硬件传感器以及电源和控制方面的进步将被整合到AMR中，以执行一般任务。机器人可以一会儿操作数控机床，一会儿包装产品。或在农业环境中，AMR可以一会儿除草，一会儿采摘成熟的蔬菜，然后将其包装好以便装运。

05 在设计过程中，有没有发生什么有趣的故事？

在打造安森美AMR的过程中发生了很多事情，其中有一次，我们偶然把万向轮装错了，结果导致移动机器人在实际应用中的驾驶行为非常滑稽，而在仿真环境中，车轮的安装位置是正确的，行为也很正常。还有一次，我们将电机绕组连接线暴露在外，并与铝材接触，导致产生了反电动势（受影响的车轮无法转动），一名工程师拆下了车轮轴承，但仍不明白车轮为何无法转动。这个问题后来成为了新工程师加入团队时学习EMF的一个有趣案例。在安森美，许多不同的工程师都参与了子系统的设计工作。大家都很高兴能将这些系统集成到一个自主移动机器人中。

图2：安森美自主移动机器人

随着机器人技术在我们的日常生活中变得更加高效和可靠，安森美将继续开发可以集成到AMR的技术。运动、传感器、电源、照明和通信子系统是自主移动机器人的构建模块。

审核编辑：汤梓红