毫米波技術(shù)如何為自主機(jī)器人提供邊緣智能

在我的上一篇博文中，我討論了德州儀器（TI）毫米波（mmWave）傳感器如何為工廠中的機(jī)械臂提供邊緣智能?，F(xiàn)在，我想討論毫米波技術(shù)如何為自主機(jī)器人提供邊緣智能，使傳感器能夠做出實(shí)時(shí)決策，以減緩或停止機(jī)器人，并確保其在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中的持續(xù)性能。

TI毫米波傳感器可用于旨在幫助工業(yè)機(jī)器人避免碰撞的系統(tǒng)中，解決同人類和其他物體相互作用的機(jī)器人協(xié)同互動(dòng)的關(guān)鍵問題。若邊緣需要額外的機(jī)器學(xué)習(xí)處理，毫米波傳感器可與工業(yè)級(jí)處理器（如Sitara?處理器）無縫協(xié)作，以提供額外智能。

就像汽車先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)可使用毫米波進(jìn)行環(huán)繞全景監(jiān)控和障礙物探測(cè)一樣，毫米波傳感器有助于解決自動(dòng)導(dǎo)引車（如物流機(jī)器人、運(yùn)載工具、叉車和液壓車）的類似挑戰(zhàn)，如圖1所示。

3D點(diǎn)云探測(cè)

具有三發(fā)射器和四接收器天線配置的毫米波傳感器可在方位角和仰角平面上使用角度信息實(shí)現(xiàn)最大30 m的3D物體探測(cè)，以便從高處探測(cè)物體。這對(duì)于叉車這樣的車輛極其有用，因?yàn)樗膫鞲衅魑挥陔x地面較高的位置。單個(gè)傳感器能夠在120度視野范圍內(nèi)探測(cè)物體，從而最大限度地減少環(huán)繞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所需的傳感器數(shù)量。

高分辨率、準(zhǔn)確探測(cè)

由于毫米波傳感器在4 GHz帶寬下工作，因此可識(shí)別間隔4 cm的單獨(dú)物體，并在可能被漆黑、灰塵或物理屏障遮擋的區(qū)域中操作。這種高分辨率能力是必要的，以便傳感器準(zhǔn)確地計(jì)數(shù)和識(shí)別物體或人員，并實(shí)時(shí)觸發(fā)適當(dāng)動(dòng)作，比如在碰撞之前停止機(jī)器人。

除實(shí)時(shí)物體感測(cè)和避碰外，毫米波傳感器還提供額外功能，以使智能工業(yè)機(jī)器人成為可能。

地速和邊緣探測(cè)

TI 毫米波技術(shù)通過多普勒頻移提供亞毫米級(jí)精度和高分辨率，實(shí)現(xiàn)精確的地速感測(cè)，使傳感器系統(tǒng)能夠計(jì)算車輛的地面速度并探測(cè)地面邊緣，例如車輪可能滑動(dòng)的裝卸涼臺(tái)，以避免不可恢復(fù)的情況。

透明物體探測(cè)

TI 毫米波傳感器可以探測(cè)透明物體，如玻璃和塑料以及暗物，這可能對(duì)某些光基技術(shù)有所挑戰(zhàn)。提高探測(cè)精度有助于避免與玻璃屏障或物體碰撞等潛在意外事故。

符合SIL-2標(biāo)準(zhǔn)

TI的60 GHz 毫米波傳感器可幫助系統(tǒng)滿足IEC安全完整性等級(jí)（SIL）-2標(biāo)準(zhǔn)，以便在人機(jī)交互密切時(shí)進(jìn)行事件管理。在設(shè)計(jì)SIL-2認(rèn)證系統(tǒng)時(shí)，工程師可直接使用TI 毫米波傳感器提供可能需要系統(tǒng)實(shí)施額外安全處理器系統(tǒng)或冗余傳感器系統(tǒng)從而獲得認(rèn)證的功能。

自主機(jī)器人中的TI毫米波傳感器

作為數(shù)字信號(hào)處理器的一部分，TI高度集成的毫米波雷達(dá)傳感器具有先進(jìn)的聚類和跟蹤算法，可在邊緣提供智能自治。圖2所示為帶有集成處理的TI 毫米波芯片。

由于TI 毫米波傳感器不受環(huán)境（雨、灰塵、煙霧）和照明條件的影響，且可通過塑料等材料感知，因此它們無需外部透鏡、孔徑或傳感器表面就可有效探測(cè)機(jī)器人路徑中的物體。

更多邊緣智能

深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個(gè)子集，在工業(yè)領(lǐng)域越來越受歡迎。TI提供硬件和軟件支持，幫助設(shè)計(jì)人員為包括機(jī)器人技術(shù)在內(nèi)的各種應(yīng)用帶來深度學(xué)習(xí)推理。

對(duì)于發(fā)生智能傳感器自帶數(shù)據(jù)處理能力不足的應(yīng)用，配備高達(dá)1.5 GHz高性能Arm?Cortex?-A15內(nèi)核以及雙核C66x處理器的Sitara Am57x處理器系列能夠運(yùn)行深度學(xué)習(xí)推理和傳統(tǒng)的機(jī)器視覺算法，可解決預(yù)測(cè)性維護(hù)和剩余使用壽命等應(yīng)用的機(jī)器學(xué)習(xí)需求，或者基于超出現(xiàn)有功能的傳感器輸入做出決策。Sitara AM57x處理器為工業(yè)通信（EtherCAT、Profinet、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)、Profibus、以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）提供專用硬件，可用作機(jī)器人控制器的中央處理單元。

總之，用于穩(wěn)健物體探測(cè)的集成毫米波傳感解決方案以及用于增強(qiáng)機(jī)器學(xué)習(xí)的Sitara處理器，為機(jī)械臂的區(qū)域掃描儀或自主機(jī)器人避撞提供了智能解決方案。請(qǐng)參閱我們的資源開始開發(fā)。

審核編輯：何安