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我是一臺自主移動機器人，也可以叫我AMR。我能夠看見、感知現(xiàn)實世界并完成與現(xiàn)實世界的交互，能夠做到這些事情并不容易。今天，我就來給你們講講我的設計者是如何將照明、傳感器和通信技術這些關鍵技術應用到我身上的！

圖 1：自主移動機器人概念

作為一臺自主移動機器人，和其他機器人最大的區(qū)別應該就是我具有豐富的感知能力。

在各種不同類型傳感器的幫助下，我才能夠更好地監(jiān)測環(huán)境并與環(huán)境進行交互。這其中就包括溫度傳感器、圖像傳感器、LiDAR（用于3D映射）、旋轉(zhuǎn)位置和可見光通信(VLC)傳感器等等。

通過圖像傳感器和圖像信號處理器，我擁有了視覺感知的能力，可以檢測并識別物體，可以自由地在環(huán)境中穿梭。

在AMR的視覺感知方面，安森美提供了全局快門和卷簾快門圖像傳感器方案。AR0234CS圖像傳感器采用創(chuàng)新的全局快門像素設計，優(yōu)化了每秒 120 幀、全分辨率下捕捉移動場景的精度和速度。該傳感器在低光照和明亮的場景中都能生成清晰的低噪聲圖像。

直播預告

11月8日上午的在線研討會中，將介紹安森美(onsemi)兩款全新的傳感器，能應用于工業(yè)自動化、智能家居/樓宇、機器人、安防/監(jiān)控等眾多應用。

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圖 2：安森美面向 AMR 的感知方案

當然在復雜的環(huán)境中穿行光有視覺還不夠，我還必須了解自己的準確的位置和狀態(tài)，這就需要位置傳感器出馬了。為了及時檢測到障礙物并避免碰撞，我還需要超聲波和紅外線傳感器來測量與與遠程物體之間的距離。

在位置傳感器上，安森美NCS32100是一款工業(yè)用旋轉(zhuǎn)位置傳感器，兼具高精度與高速度優(yōu)勢。它采用38mm傳感器，可在 6,000RPM 時提供+/-50角秒的精度。對于低精度應用，它支持高達100,000 RPM的轉(zhuǎn)速。這款全新器件采用專利方法來實現(xiàn)電感位置感知，非常適用于工業(yè)和機器人應用。

不過，光是擁有感知能力還不夠。就像你們?nèi)祟愒谝雇硇枰獰艄庖粯?，我們AMR當然也需要照明技術在相對惡劣的環(huán)境中開展通信和工作。通過LED不僅能夠解決照明問題，還可以用來發(fā)送信號，指示機器人的狀態(tài)或方向。

選擇 AMR 照明技術時需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)動器組件負責監(jiān)控 LED 內(nèi)的電流，并使其發(fā)出特定強度和波長的光線。LED 驅(qū)動電路使用高邊和低邊功率 MOSFET 開關 LED 電流，并保護它們免受過壓和過流條件的影響，確保 LED 驅(qū)動電路的穩(wěn)定性。安森美NCV7685LED 線性電流驅(qū)動器和NCL31000智能 LED 驅(qū)動器非常適合 AMR 照明應用。NVC7685 具有 12 個線性可編程恒流源，使用相同的基準電壓，支持 128 個不同的可調(diào) PWM 占空比級別。NCL31000 含一個支持高帶寬模擬和 PWM 調(diào)光（降至零電流）的高效 3 安培降壓 LED 驅(qū)動器、兩個輔助 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和監(jiān)測輸入/輸出電流及電壓、LED 溫度、 DC-DC 電壓的診斷功能。

圖 3：安森美面向 AMR 的照明方案

當我在倉庫中導航時，一般會用到UWB、藍牙 LE (AoA/AoD)和 Wi-Fi 室內(nèi)定位系統(tǒng)(IPS)等應用，但射頻擁塞或干擾時，可能會影響到IPS。為了確保我在工作時不會迷路，還可以通過VLC來補充RF IPS。

可以將 VLC 安裝到天花板燈具網(wǎng)格中，其中的每個天花板燈具都會發(fā)射唯一的 ID 號。如果 AMR 內(nèi)置布局數(shù)據(jù)庫，包含每個燈具的位置和唯一 ID，則 AMR 可以借助朝向天花板的簡單光電二極管進行自我導航，如下圖 4 所示。NCL31000支持 VLC，使用可見光作為載體單向傳輸數(shù)據(jù)，速率高達 10kb/s。VLC 讓 AMR 可以與其他設備和人類進行安全通信。由于可見光光譜范圍為 430 THz 至 790 THz，因此 VLC 不會影響附近的無線技術，如藍牙低功耗（藍牙 LE）、Zigbee、超寬帶(UWB)和 Wi-Fi。VLC 非常安全，因為它本身受制于視線范圍。

圖 4：AMR 借助 VLC 實現(xiàn)室內(nèi)定位系統(tǒng) (IPS)

好啦，現(xiàn)在我可以輕松做到在倉庫中自主移動完成工作了，如何準確接收命令、傳輸數(shù)據(jù)又成了一個問題。通信技術的選擇需要考慮工作范圍、數(shù)據(jù)速率、功耗和安全性等。工作范圍必須足夠長，從而便于我能以可接受的速度與周圍環(huán)境中的其他設備和系統(tǒng)進行通信。收發(fā)器的功耗必須盡可能低，以延長電池壽命，同時安全性也非常重要，以防止 AMR 的數(shù)據(jù)和命令遭到破壞。

藍牙 LE 無線通信技術專為低功耗設計，因此非常適合電池供電設備。該協(xié)議支持一系列數(shù)據(jù)傳輸速率，用于在 AMR 和其他設備之間傳輸傳感器數(shù)據(jù)和控制信號。藍牙 LE 也可以用于室內(nèi)定位系統(tǒng)，從而支持 AMR 穿行于動態(tài)環(huán)境。安森美RSL15是通過藍牙 5.2 認證的收發(fā)器，提供易于實施的藍牙 LE 無線應用，支持到達角 (AOA) 和出發(fā)角 (AOD) 關鍵功能，以實現(xiàn)正確的室內(nèi)定位。高度集成的無線系統(tǒng)單芯片 (SoC) 優(yōu)化了系統(tǒng)尺寸和電池壽命。它采用 ARM Cortex-M33 處理器和 2.4 GHz 收發(fā)器，支持藍牙 LE 5.2 和 2.4 GHz 自定義協(xié)議。

圖 5：安森美面向 AMR 的通信方案

工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議提供高速通信功能，用于實時控制和協(xié)調(diào)多個 AMR。安森美NCN2601010BASE-T1S工業(yè)以太網(wǎng)收發(fā)器，可利用現(xiàn)有的雙絞線布線實現(xiàn)工業(yè)應用的多分支以太網(wǎng)通信。該器件符合 IEEE 802.3cg 標準，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)設計的 10BASE-T1S PHY。它可提供通過單一的非屏蔽雙絞線傳輸和接收數(shù)據(jù)的所有物理層功能，并可通過 Open Alliance 的 MACPHY SPI 協(xié)議與主機 MCU 通信。

AMR 組件選擇指南

我們AMR的宗旨是與現(xiàn)實世界積極互動，安森美支持設計人員選用適合其應用需求的照明、感知和連接方案，來幫助我們實現(xiàn)這一目標。想要深入了解我們AMR嗎？請閱讀“設計自主移動機器人，請務必考慮這些要點和方案”吧~