【技术干货】自主移动机器人的发展方向与解决方案

随着科技的不断发展，人类与机器人的互动将不断增加，从早上在当地咖啡店为您泡咖啡的协作机器人（cobot），到在仓库中移动选择包裹的自主移动机器人（AMR），这些各式各样的协作机器人，将可以在我们的日常生活中发挥很多作用。

自主移动机器人是一类能够自主执行任务并在环境中移动的机器人系统，这些机器人通常具备一定的感知、决策和执行能力，使它们能够适应不同的环境，并执行各种任务，而无需过多的人为干预。自主移动机器人广泛应用于工业、服务、医疗、农业等领域，以提高效率、降低成本、增强安全性等目的。

这类机器人的基本组成部分相当复杂，主要包括感知系统、决策系统与执行系统。感知系统包括能够感知环境的传感器，如摄像头、激光雷达、红外传感器等，用于获取周围环境的信息。决策系统则利用感知系统获取的信息进行分析结合决策算法和软件，使机器人能够理解环境、规划路径和执行任务。执行系统则包括控制机器人执行动作的执行器，如电机、液压系统等，用于实现机器人在环境中的移动和操作。

自主移动机器人的未来发展方向涵盖了许多方面，通过更强大的人工智能和机器学习技术，将使机器人能够更好地适应复杂和动态的环境，提高决策能力和自主行动的灵活性。此外，未来的自主移动机器人可能更加注重团队协作规划能力和协同工作，以实现更复杂的任务，这涉及到机器人之间的分布式决策和通信协议的进一步发展，以及机器人与人类的有效互动，以执行更复杂和协同的任务。

展望未来发展趋势，机器人应用将进一步发展高阶的智能感知技术，如三维视觉、声音识别、触觉、气味感知等，以提高机器人对环境的感知能力，并强化自主移动机器人在未知或动态环境中的导航和定位能力，包括对地形、障碍物和其他移动物体的更精准识别，以应对复杂和动态的场景。此外，利用增强现实和虚拟现实技术，提高机器人在现实世界中的感知和操作能力，同时也为远程操作和培训提供更好的工具。

为了延长机器人的运作时间，提升能源效率和自持续性，将更着重研究机器人的能源效率，同时发展更先进的自主充电技术，以延长其工作时间，同时探索自持续能源解决方案，以减少对外部充电设施的依赖，如太阳能充电或其他创新的能源技术，并为了配合不同应用领域的需求，开发定制化的自主移动机器人，使其具备更多的功能和适应性。

另一方面，人们也相当重视机器人的安全性和伦理考虑，应更加强自主移动机器人在与人类互动时的安全性，确保它们在与人类共存的环境中，能够遵循相关的法规和伦理准则，包括遵循道德准则、隐私保护和对人的尊重，更加强调机器人的安全性，这也可能涉及到法规和伦理方面的制定。

机器人也将朝向更专业化、定制化的自主移动机器人发展，以适应特定行业或领域的需求，例如医疗保健、物流、农业等，并将自主移动机器人与物联网技术相结合，实现更高级别的自动化和智能化，使机器人能够更好地与其他设备和系统协同工作。

安森美是一家产品线相当广泛的半导体元器件公司，针对机器人应用发展，安森美开发了一款自主移动机器人演示，该演示是从子系统解决方案开发出来的，这是一个使用安森美创新产品的综合机器人设计。通过结合安森美的不同传感和智能电源解决方案，这一概念可用于设计各种类型的机器人、协作机器人、电动工具和自动导引车。

安森美以自己的产品来制作机器人应用的评估板（EVB）和开发平台，这些平台用于自主移动机器人子系统，包括运动、传感器、电源、照明和通信。它们与控制单元一起形成一个自主移动基地，可以在其环境中导航并在需要时使用防撞功能，安全地重新规划绕过障碍物的路径。为了能够升级和使用安森美最新的评估板，并包含安森美的一些客制化产品（例如相机），自主移动机器人使用DIN导轨来安装评估板，并使用球头安装座1/4-20来安装传感器。

在照明子系统中，可向周围的人传达自主移动机器人的现状、状态和意图。在智能零售库存应用中，照明系统还可以用于照亮黑暗商店中的产品。其中使用了NCV7685线性电流驱动器和NCL31000智能LED驱动器，包括可见光通信和室内定位评估板的功能。

在运动子系统中则包括安森美的60V多用途三相栅极驱动器NCD83591，以及具有极低的静态电流、快速瞬态响应，以及高输入和输出电压范围功率调节器NCP730 CMOS LDO稳压器，和专为紧凑高效应用而设计，并具有高热性能，用于BLDC电机驱动的最新Trench 10 MOSFET NVMFWS0DxN04XM解决方案。

传感器子系统中则使用1/2.6英寸2Mp CMOS数字图像传感器AR0234和1/3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器AR1335，以及提供全功能控制器和传感器接口，可实现高分辨率、高精度角度传感的NCS32100角度感应定位传感器，和可在自主移动机器人停止期间提供障碍物距离测量的超声波传感器NCV75215。

在电源子系统中，FAN65008B是一款具有集成功率MOSFET的PWM降压调节器，可通过48V电池创建自主移动机器人所需的功率水平。FAN65008B包含一系列保护电路，包括过电流保护（OCP）、热关断（TSD）、过电压保护（OVP）、欠电压保护（UVP）和短路保护（SCP）。电源子系统还包括电池监控和基于无桥图腾柱NCP1681和e-Fuse NIS3071的超紧凑充电解决方案以及电流监控。

通信子系统则包括NCN26010，这是一款符合IEEE 802.3cg标准的多点以太网10Base-T1S收发器，包括MAC、PLCA和协调子层（RS）。10Base-T1S是连接所有自主移动机器人子系统的骨干。最后，使用NVIDIA® Jetson™作为控制单元，提供了安森美子系统将机器人操作系统（ROS）作为集装器来实现的良好集成示例。

安森美使用DIN导轨制造了自主移动机器人，以便能够添加新产品和功能，持续进行更多的传感器融合，也可以通过使用新的安森美电子保险丝产品e-Fuse NIS3071来扩展电源子系统。

安森美并与将安森美图像传感器和LiDAR技术集成到其相机系统中的公司合作，从而将图像传感和深度感知全部融合在一个系统中，以更好地支持这些客户，并将安森美产品中的算法或功能转移到客户的系统之中。

安森美的自主移动机器人并与Nvidia合作，可进一步深入了解Nvidia Jetson用于运行ROS（机器人操作系统）环境的方式，以及需要什么级别的驱动程序。此外，安森美还深入探索Nvidia Omniverse™、Isaac Sim™的机器人仿真和合成数据，这些仿真环境是安全自主移动机器人设计的关键。仿真环境用于根据Syntectica数据（移动机器人需要安全导航的障碍物）来训练移动机器人，这些仿真环境还可用于导航最节能的路径，延长电池充电之间的时间，或利用充电的机会，通过自主移动机器人子系统中的节能和智能传感，来突出安森美的优势。

当前自主移动机器人可以在人们周围自由移动的物理障碍已被消除，因为它们已经相当安全且高效。自主移动机器人除了可以在仓库和／或办公室环境这些具有受控照明和水平地板环境下运行，未来自主移动机器人仍将不断发展，以便像人类一样可以应对任何环境。

此外，真正的部署灵活性是自主移动机器人能否成功的一个关键特性，这需要一个界面来指示或训练机器人在无需编程即可知道该做什么。NLP（自然语言处理）、智能高效硬件传感器，以及电源和控制方面的进步，将集成到自主移动机器人中以执行一般任务。这将使未来的机器人有时可以操作数控机床，有时机器人也可以包装产品。例如，在农业环境中，自主移动机器人不仅可以进行除草，随后也会采摘成熟的蔬菜，然后将其包装以便运输。

随着机器人行业在我们的日常生活中不断变得更加高效和可靠，安森美将继续开发可集成到自主移动机器人中的技术，包括运动、传感器、电源、照明和通信子系统等模块，允许机器人以最少的人机交互安全地移动、观察和操作。安森美通过可靠的智能电源和传感解决方案，最大限度地降低了这种复杂性，可为您的设计提供了必要的构建模块，值得您进一步深入了解与采用。