意法半導體:移動通信機器人應用方案 - 全文

移動機器人學是工程學的一個分支，利用電子、控制系統(tǒng)、機電一體化、人工智能、計算機科學和生物工程來開發(fā)移動機器人系統(tǒng)。一個機器人是一種包含傳感器、致動器和控制系統(tǒng)的器件。 服務機器人或移動機器人的首要任務是能夠在其工作環(huán)境內(nèi)四處移動。

主要智能產(chǎn)品為：-

基于ARM Cortex M4內(nèi)核的32位微控制器

用于驅(qū)動電磁閥、DC電機和步進電機的 標準低端、高端和橋接智能電源器件

致動器驅(qū)動、充電和電源管理專用IC

業(yè)內(nèi)最廣泛的功率MOSFET和IGBT

交流/直流低壓電池管理單元

移動機器人一般采用電池供電。 太陽能電池或其他無線供電方式的機器人在商品化解決方案或機器人文獻中不多見。 自主機器人擁有廣泛市場，包括高級電動玩具和專門用于惡劣環(huán)境下進行探測的機器人。 我們還將在最近推出目前正在研發(fā)的協(xié)作式微型機器人。這些采用電池工作的自主機器人具有多種優(yōu)點：電池具有安全、經(jīng)濟、便于使用和標準化的特點。 最好選用可充電電池組，即使成本比較高。 目前，有大量采用可充電電池組的機器人，如用于清潔房間的機器人。這些機器人需要定期在電源基座上為電池充電，然后才能繼續(xù)工作。 意法半導體擁有各種器件和解決方案支持電源管理和DC-DC轉(zhuǎn)換。 配合大量技術文檔和評估板，有助于開發(fā)人員加快設計速度。 同時，提供用于電池管理的電壓和電流控制器，以及各種DC-DC轉(zhuǎn)換器件和解決方案，如多路輸出穩(wěn)壓器、步升和步降轉(zhuǎn)換器、微處理機控制器和復位IC。 這些只是增強自主機器人電池使用壽命的部分解決方案。

交流/直流高壓電池管理單元

移動機器人一般采用電池供電。 太陽能電池或其他無線供電方式的機器人在商品化解決方案或機器人文獻中不多見。 自主機器人擁有廣泛市場，包括高級電動玩具和專門用于惡劣環(huán)境下進行探測的機器人。 這些自動或半自動機器人相當于電動工具，電池通過AC-DC轉(zhuǎn)換器由電源充電。 因此，電源轉(zhuǎn)換器成為這些平臺的通用部件。意法半導體提供大量電源轉(zhuǎn)換器及相關技術文檔和評估板，有助于加快開發(fā)人員的設計速度。

導航和控制器

移動機器人導航涉及大量不同的技術和應用。 自主導航往往被認為純科幻，但實際上只不過是一個由具體要求和解決方案組成的問題。

全局導航，即機器人能夠確定其絕對位置或在圖示路徑中的位置，移動到指定目的點。

局部導航，即機器人能夠確定其與環(huán)境中 （固定或運動） 物體的相對位置，與它們正確交互。

個人導航，即機器人知道移動物體構成的各個部分及其彼此相互之間的位置關系。

ST為包括用于航位推算的慣性傳感器、戶外導航GPS或物體識別攝像機在內(nèi)的高級導航系統(tǒng)提供先進的技術和產(chǎn)品。

步進電機執(zhí)行器

電機控制是機器人最重要的問題之一。 移動機器人一般需要電機進行兩種控制：一個與機器人行走機構相關，另一個與機器人本身末端執(zhí)行機構的運動相關。

末端執(zhí)行機構的運動可通過兩相雙極步進電機來管理。 這種同步電機最低到最高轉(zhuǎn)速可分多次步進。 電機位置可精確控制，不需要反饋機構。 這樣便于機器人開發(fā)人員集中精力編寫電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)最先進的算法。

直流電機執(zhí)行器

電機控制是機器人最重要的問題之一。 移動機器人一般需要電機進行兩種控制：一個與機器人行走機構相關，另一個與機器人本身末端執(zhí)行機構的運動相關。 機器人行走機構必須能夠使機器人在結(jié)構化或非結(jié)構化環(huán)境中移動。 這一般通過簡單的直流 （DC） 電機來實現(xiàn)，電機轉(zhuǎn)速與電壓成正比，扭矩與電流成正比。 全橋轉(zhuǎn)換器可控制電機正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。