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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、感知現實世界并完成與現實世界的交互，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，我才能夠更好地監測環境并與環境進行交互。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圖像傳感器采用創新的全局快門像素設計，優化了每秒 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，能應用于工業自動化、智能家居/樓宇、機器人、安防/監控等眾多應用。

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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，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是一款工業用旋轉位置傳感器，兼具高精度與高速度優勢。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的轉速。這款全新器件采用專利方法來實現電感位置感知，非常適用于工業和機器人應用。

不過，光是擁有感知能力還不夠。就像你們人類在夜晚需要燈光一樣，我們AMR當然也需要照明技術在相對惡劣的環境中開展通信和工作。通過LED不僅能夠解決照明問題，還可以用來發送信號，指示機器人的狀態或方向。

選擇 AMR 照明技術時需要考慮的性能特征和參數包括亮度、色溫和功耗。LED 控制器和驅動器組件負責監控 LED 內的電流，并使其發出特定強度和波長的光線。LED 驅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 驅動電路的穩定性。安森美NCV7685LED 線性電流驅動器和NCL31000智能 LED 驅動器非常適合 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 PWM 占空比級別。NCL31000 含一個支持高帶寬模擬和 PWM 調光（降至零電流）的高效 3 安培降壓 LED 驅動器、兩個輔助 DC-DC 轉換器和監測輸入/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 室內定位系統(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格中，其中的每個天花板燈具都會發射唯一的 ID 號。如果 AMR 內置布局數據庫，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據，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 實現室內定位系統 (IPS)

好啦，現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、傳輸數據又成了一個問題。通信技術的選擇需要考慮工作范圍、數據速率、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境中的其他設備和系統進行通信。收發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 的數據和命令遭到破壞。

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。該協議支持一系列數據傳輸速率，用于在 AMR 和其他設備之間傳輸傳感器數據和控制信號。藍牙 LE 也可以用于室內定位系統，從而支持 AMR 穿行于動態環境。安森美RSL15是通過藍牙 5.2 認證的收發器，提供易于實施的藍牙 LE 無線應用，支持到達角 (AOA) 和出發角 (AOD) 關鍵功能，以實現正確的室內定位。高度集成的無線系統單芯片 (SoC) 優化了系統尺寸和電池壽命。它采用 ARM Cortex-M33 處理器和 2.4 GHz 收發器，支持藍牙 LE 5.2 和 2.4 GHz 自定義協議。

圖 5：安森美面向 AMR 的通信方案

工業以太網通信協議提供高速通信功能，用于實時控制和協調多個 AMR。安森美NCN2601010BASE-T1S工業以太網收發器，可利用現有的雙絞線布線實現工業應用的多分支以太網通信。該器件符合 IEEE 802.3cg 標準，包括媒體訪問控制器 (MAC)、PLCA 協調子層 (RS) 和專為工業多分支以太網設計的 10BASE-T1S PHY。它可提供通過單一的非屏蔽雙絞線傳輸和接收數據的所有物理層功能，并可通過 Open Alliance 的 MACPHY SPI 協議與主機 MCU 通信。

AMR 組件選擇指南

我們AMR的宗旨是與現實世界積極互動，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~