自主移動機器人的發展路徑與前沿解決方案探究

自主移動機器人的發展

方向與解決方案

在人們的日常生活中，機器人已經從以往的工業應用，拓展到商業應用，在許多的餐廳中，已經可以看到機器人在幫忙送餐，在許多商場內，機器人也開始擔任著迎賓、導覽的工作，這代表著相關技術的逐步成熟，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展，以及由安森美（onsemi）所推出的相關解決方案。

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能夠自主執行任務與在環境中

移動的機器人系統

隨著科技的不斷發展，人類與機器人的互動將不斷增加，從早上在當地咖啡店為您泡咖啡的協作機器人（cobot），到在倉庫中移動選擇包裹的自主移動機器人（AMR），這些各式各樣的協作機器人，將可以在我們的日常生活中發揮很多作用。

自主移動機器人是一類能夠自主執行任務并在環境中移動的機器人系統，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境，并執行各種任務，而無需過多的人為干預。自主移動機器人廣泛應用于工業、服務、醫療、農業等領域，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，用于獲取周圍環境的信息。決策系統則利用感知系統獲取的信息進行分析結合決策算法和軟件，使機器人能夠理解環境、規劃路徑和執行任務。執行系統則包括控制機器人執行動作的執行器，如電機、液壓系統等，用于實現機器人在環境中的移動和操作。

自主移動機器人的未來發展方向涵蓋了許多方面，通過更強大的人工智能和機器學習技術，將使機器人能夠更好地適應復雜和動態的環境，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作規劃能力和協同工作，以實現更復雜的任務，這涉及到機器人之間的分布式決策和通信協議的進一步發展，以及機器人與人類的有效互動，以執行更復雜和協同的任務。

具備更多智能感知能力的

自主移動機器人

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

為了延長機器人的運作時間，提升能源效率和自持續性，將更著重研究機器人的能源效率，同時發展更先進的自主充電技術，以延長其工作時間，同時探索自持續能源解決方案，以減少對外部充電設施的依賴，如太陽能充電或其他創新的能源技術，并為了配合不同應用領域的需求，開發定制化的自主移動機器人，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境中，能夠遵循相關的法規和倫理準則，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業化、定制化的自主移動機器人發展，以適應特定行業或領域的需求，例如醫療保健、物流、農業等，并將自主移動機器人與物聯網技術相結合，實現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備和系統協同工作。

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提供完整的自主移動機器人演示

與解決方案

安森美是一家產品線相當廣泛的半導體元器件公司，針對機器人應用發展，安森美開發了一款自主移動機器人演示，該演示是從子系統解決方案開發出來的，這是一個使用安森美創新產品的綜合機器人設計。通過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型的機器人、協作機器人、電動工具和自動導引車。

安森美以自己的產品來制作機器人應用的評估板（EVB）和開發平臺，這些平臺用于自主移動機器人子系統，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，可以在其環境中導航并在需要時使用防撞功能，安全地重新規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品（例如相機），自主移動機器人使用DIN導軌來安裝評估板，并使用球頭安裝座1/4-20來安裝傳感器。

在照明子系統中，可向周圍的人傳達自主移動機器人的現狀、狀態和意圖。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品。其中使用了NCV7685線性電流驅動器和NCL31000智能LED驅動器，包括可見光通信和室內定位評估板的功能。

在運動子系統中則包括安森美的60V多用途三相柵極驅動器NCD83591，以及具有極低的靜態電流、快速瞬態響應，以及高輸入和輸出電壓范圍功率調節器NCP730 CMOS LDO穩壓器，和專為緊湊高效應用而設計，并具有高熱性能，用于BLDC電機驅動的最新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48V電池創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）。電源子系統還包括電池監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控。

通信子系統則包括NCN26010，這是一款符合IEEE 802.3cg標準的多點以太網10Base-T1S收發器，包括MAC、PLCA和協調子層（RS）。10Base-T1S是連接所有自主移動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）作為集裝器來實現的良好集成示例。

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機器人，以便能夠添加新產品和功能，持續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品e-Fuse NIS3071來擴展電源子系統。

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

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）環境的方式，以及需要什么級別的驅動程序。此外，安森美還深入探索Nvidia Omniverse、Isaac Sim的機器人仿真和合成數據，這些仿真環境是安全自主移動機器人設計的關鍵。仿真環境用于根據Syntectica數據（移動機器人需要安全導航的障礙物）來訓練移動機器人，這些仿真環境還可用于導航最節能的路徑，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中的節能和智能傳感，來突出安森美的優勢。

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／或辦公室環境這些具有受控照明和水平地板環境下運行，未來自主移動機器人仍將不斷發展，以便像人類一樣可以應對任何環境。

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鍵特性，這需要一個界面來指示或訓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行一般任務。這將使未來的機器人有時可以操作數控機床，有時機器人也可以包裝產品。例如，在農業環境中，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。

結語

隨著機器人行業在我們的日常生活中不斷變得更加高效和可靠，安森美將繼續開發可集成到自主移動機器人中的技術，包括運動、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、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雜性，可為您的設計提供了必要的構建模塊，值得您進一步深入了解與采用。

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審核編輯：黃飛