解析AMR設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素：照明方案、通信方案

自主移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)涉及各種重要器件，例如電機(jī)控制、傳感器、電源、照明和通信器件等。在之前的兩篇文章AMR電機(jī)控制方案超強(qiáng)整理，解析AMR設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素：傳感器、可見光通信驅(qū)動(dòng)器、電源方案等，我們介紹了電機(jī)控制方案、傳感器方案、可見光通信驅(qū)動(dòng)器，本文將繼續(xù)介紹照明方案、通信方案等。

照明方案

自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR) 開發(fā)還離不開照明技術(shù)。這些機(jī)器人依靠發(fā)光二極管 (LED)等照明元件在多種環(huán)境中自由移動(dòng)、通信和執(zhí)行操作。接下來我們將討論 AMR 設(shè)計(jì)中所使用的照明技術(shù)，包括LED 控制器和驅(qū)動(dòng)器、PWM 降壓調(diào)節(jié)器、高邊和低邊功率 MOSFET、PWM 控制器及其他相關(guān)技術(shù)。

AMR 通常采用 LED 照明，因?yàn)?LED 能效高、發(fā)熱量低且壽命長(zhǎng)。照明對(duì)于視覺感知至關(guān)重要，它使機(jī)器人能夠檢測(cè)和識(shí)別物體以及在環(huán)境中自如穿梭。此外，照明還可以用來傳遞信號(hào)，指示機(jī)器人的狀態(tài)或方向。為 AMR 選擇照明技術(shù)時(shí)，必須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(dòng)器是 AMR 的必備器件。這些器件控制著流過 LED 的電流，使 LED 發(fā)出特定強(qiáng)度和顏色的光。PWM 降壓調(diào)節(jié)器將較高的電壓轉(zhuǎn)換至較低水平以驅(qū)動(dòng) LED，從而確保 LED 獲得穩(wěn)定供電。LED 驅(qū)動(dòng)電路借助高邊和低邊功率 MOSFET 來導(dǎo)通和關(guān)斷 LED 電流，保護(hù) LED 免受過壓和過流條件的影響，并確保電路穩(wěn)定運(yùn)行。PWM 控制器通過控制 LED 的亮度和顏色來精確控制其性能。

AMR 中使用的其他照明技術(shù)包括可以檢測(cè)環(huán)境光水平的光傳感器和可以發(fā)出多種彩色光的 RGB LED。照明技術(shù)還可用于 AMR 之間或 AMR 與人之間的視覺通信。例如，LED 顯示屏可以顯示狀態(tài)更新或消息等信息。

安森美針對(duì) AMR 推出了 NVC7685 LED 線性電流驅(qū)動(dòng)器和 NCL31000 智能 LED 驅(qū)動(dòng)器兩款照明方案。NCV7685 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)不同占空比級(jí)別，并可通過 PWM 進(jìn)行調(diào)節(jié)。NCL31000 采用高能效降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器，支持高帶寬模擬和 PWM 調(diào)光（降至零電流），具有兩個(gè)輔助 DC-DC 轉(zhuǎn)換器，并兼?zhèn)湓\斷功能，可監(jiān)測(cè)輸入和輸出的電流和電壓、LED 溫度以及 DC-DC 電壓。

通信方案

自主移動(dòng)機(jī)器人在錯(cuò)綜復(fù)雜、變化頻繁的工業(yè)和商業(yè)環(huán)境中工作，因此通信技術(shù)對(duì)于其穩(wěn)定運(yùn)行至為關(guān)鍵。AMR 設(shè)計(jì)采用了多種通信技術(shù)，包括藍(lán)牙 低功耗 (Bluetooth LE)和以太網(wǎng) 技術(shù)等。

通信技術(shù)是 AMR 的關(guān)鍵組成部分，可以讓 AMR 與其他設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行通信。無線通信技術(shù)使自主機(jī)器人能夠傳輸數(shù)據(jù)、接收命令并與其他設(shè)備和系統(tǒng)交互。

選擇 AMR 的通信技術(shù)時(shí)，有幾個(gè)性能特征和參數(shù)必須要考慮，其中包括范圍、數(shù)據(jù)速率、功耗和安全性。通信技術(shù)的覆蓋范圍必須足夠大，以便與環(huán)境中的其他設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行通信，并且數(shù)據(jù)速率也必須與具體應(yīng)用相適配。通信技術(shù)的功耗必須足夠低，以保證機(jī)器人的電池壽命足夠長(zhǎng)。此外，通信技術(shù)的安全性對(duì)于保護(hù)機(jī)器人的數(shù)據(jù)和命令免遭未經(jīng)授權(quán)的訪問至關(guān)重要。

藍(lán)牙低功耗

藍(lán)牙低功耗無線通信技術(shù)專為低功耗設(shè)計(jì)，非常適合電池供電設(shè)備，可支持多種數(shù)據(jù)傳輸速率，能在 AMR 和其他設(shè)備之間傳輸傳感器數(shù)據(jù)、控制信號(hào)及其他類型的信息。藍(lán)牙低功耗也可以用于室內(nèi)定位系統(tǒng)，從而讓 AMR 在動(dòng)態(tài)環(huán)境中順暢移動(dòng)。

藍(lán)牙低功耗也可以用于室內(nèi)定位系統(tǒng)，從而讓 AMR 在動(dòng)態(tài)環(huán)境中順暢移動(dòng)。安森美 RSL15是一款通過了藍(lán)牙 5.2 認(rèn)證的收發(fā)器，提供易于實(shí)施的藍(lán)牙低功耗無線應(yīng)用，支持到達(dá)角 (AOA) 和偏離角 (AOD) 關(guān)鍵功能，以實(shí)現(xiàn)精確的室內(nèi)定位。高度集成的無線系統(tǒng)單芯片 (SoC) 優(yōu)化了系統(tǒng)尺寸和電池續(xù)航時(shí)間。它采用 ARM Cortex-M33 處理器和 2.4 GHz 收發(fā)器，支持 BLE 5.2 和 2.4 GHz 自定義協(xié)議。

以太網(wǎng)：10BASE-T1S

工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議是 AMR 開發(fā)中常用的協(xié)議。以太網(wǎng)具有高速通信功能，支持多種同步和控制功能，可協(xié)調(diào)多個(gè)器件之間的復(fù)雜任務(wù)和動(dòng)作，是實(shí)時(shí)控制和協(xié)調(diào)多臺(tái) AMR 的理想選擇。

NCN26010 10Base T1S 工業(yè)以太網(wǎng)可利用現(xiàn)有的雙絞線基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的多分支以太網(wǎng)通信。NCN26010 以太網(wǎng)收發(fā)器符合 IEEE 802.3cg 標(biāo)準(zhǔn)，其中包括媒體訪問控制器 (MAC)、PLCA 協(xié)調(diào)子層 (RS) 和專為工業(yè)多分支以太網(wǎng)設(shè)計(jì)的 10BASE-T1S PHY，可提供所有物理層功能，通過一條非屏蔽雙絞線即可傳輸和接收數(shù)據(jù)。NCN26010 通過 OPEN Alliance MACPHY SPI 協(xié)議與主機(jī) MCU 通信。

結(jié)論

自主移動(dòng)機(jī)器人在許多行業(yè)中的重要性日益凸顯，而其成功離不開相關(guān)設(shè)計(jì)和開發(fā)人員對(duì)其中涉及的種種技術(shù)進(jìn)行精挑細(xì)選。

唯有如此，AMR 的性能才能得到優(yōu)化并確保滿足相關(guān)應(yīng)用的特定要求。

AMR 是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，需要整合多種技術(shù)才能自主執(zhí)行任務(wù)。執(zhí)行器和電機(jī)使機(jī)器人能夠移動(dòng)并完成任務(wù)；傳感器則使其能夠感知周圍環(huán)境并精確執(zhí)行任務(wù)；此外，電源系統(tǒng)、供電、照明和通信技術(shù)也是確保機(jī)器人有效運(yùn)行的關(guān)鍵。

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)推動(dòng)了 AMR 領(lǐng)域的不斷發(fā)展創(chuàng)新，得益于此，未來 AMR 將變得更加精密、更加強(qiáng)大，能夠以更高的能效和精度執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)。