聊起機器人，大家并不陌生，但在相當長的時間內，機器人與人類之間總是保持著相當的距離，這是因為它們大都被安置在生產線上，體型龐大，從事著那些人類力所不能及的工作，而且出于安全的考慮，其工作區域是與人類員工嚴格隔離的。不過，細心的小伙伴會發現，隨著新一代自主移動機器人（AMR）的出現，機器人在人們心目中的刻板形象正在被打破，它們正在被賦予新的含義，并開始真正走入我們的生活。

眾所周知，傳統的工業機器人是為了完成生產線上特定的任務而構建的，它們被“固定”在特定的范圍內，按照既定的程序快速、精確而重復地工作。這種“定位”決定了雖然它們在工作效率上是一把好手，但缺乏（實際上也不需要）動態的環境感知能力。

而隨著社會老齡化的發展，全球勞動力短缺的影響，以及各行各業數字化轉型的需要，對于輕量級、具有環境自適應能力、能夠與人類直接交互和協作的新型機器人的需求不斷涌現，AMR也就應運而生了。

AMR打破了傳統機器人固有的工作模式，作為一種具有自主導航能力、可以移動的機器人系統，AMR無需人為干預，就能夠實時感知周圍環境，并靈活地適應環境，做出繞開障礙物、動態調整任務優先級等更智能的決策和行動。

不難看出，AMR的出現，使得人們對機器人的認知和定位，從固定、隔離的傳統自動化模式，向可移動、易協作、更安全、更智能的自適應體系轉變，并開啟了更廣闊的創新應用空間。今天，無論是智能倉儲中的搬運和分揀，還是醫療保健領域的物資配送，無論是智慧農業中在復雜地形上的作業，還是零售環境中頻繁地庫存盤點和補貨，都能看到形態各異的AMR忙碌的身影。

AMR的技術架構

當然，作為一種全新的機器人形態，AMR的發展意味著相應的技術也要隨之進行迭代。

AMR的核心任務，是在動態環境中實現自主導航，而想要完成這樣一種自動化的操作，需要以下幾個關鍵的子系統提供支撐：

環境感知

這是AMR實現自主性操作的第一步。因此，綜合利用光學攝像頭、激光雷達、超聲波雷達、IMU等傳感器獲取數據，并對這些數據進行處理，形成實時、可靠的統一感知層，是AMR開發中不可或缺的一環。

計算和導航

AMR理解周圍環境并動態響應環境的變化，是通過同步定位與建圖（SLAM）功能實現的。值得一提的是，隨著人工智能（AI）技術的應用，今天的AMR可以通過學習歷史交互數據來優化導航，動態調整行進路線，而不再依賴于固定的編碼，這也使得AMR變得更加“聰明”。

電機控制和驅動

AMR的移動能力，離不開精準可靠的電機控制和驅動。衡量AMR電機控制和驅動能力的優劣，不僅要看其實時性和精確性，還涉及到多電機協同運行，以及電機驅動的效率等多方面的要素。

電源與電池管理

AMR的移動性，決定了其需要依靠電池進行供電，因此如何通過電池管理，制定和實施更優的充放電策略，以及通過高效的電源管理系統，更大限度地提升電力轉換和利用的效率，提升AMR的續航能力，提升其工作效率和實用價值，顯得尤為關鍵。

互連和通信

可靠的通信是AMR在動態環境中運行的支柱。有線連接有助于在AMR內部建立起穩定、低延遲的分布式架構，以支持不斷擴展的功能；而無線網絡則是AMR實現實時定位、多設備協調以及與云端控制中樞交互的數據通道。

綜合分析上述AMR的系統架構，我們會發現，開發一個高性能、可規模化商用的AMR產品，有三個基礎性的賦能技術至關重要：

1全方位的傳感技術

2高效的能源管理

3新一代數據通信

為了幫助開發者快速建立起這些技術能力，打造出下一代AMR，onsemi（安森美）推出了全系列的產品組合和完整的解決方案。本文將對這些豐富的技術資源進行一次“挖掘”，看看其中蘊含著哪些不容錯過的“寶藏”。

全方位的傳感技術

如上文所述，傳感器決定了AMR感知周圍環境的能力。圖像傳感器、激光雷達、超聲波傳感器等，都是開發者可用的技術選項。

不過，想要在不斷變化、非結構化的環境中實現持續感知、信息解讀和復雜輸入響應的能力，單一的傳感器難免會顯得捉襟見肘，這就需要在系統設計中整合多種傳感器，讓它們優勢互補，并通過傳感器融合將來自各個傳感器的原始數據和預處理數據組合成統一的感知模型，這樣才能真正實現強大的感知能力和魯棒性，為后續的SLAM和自主運動決策提供數據基石。

為了滿足AMR多樣化的傳感需求，onsemi可提供包括立體視覺、間接飛行時間 (iTOF)、直接飛行時間（dTOF）和超聲波傳感在內的豐富的傳感器產品。

onsemi的AR0235數字圖像傳感器，是一款1/2.8英寸的2MP CMOS傳感器，具有1920 x 1200的分辨率，由于配備了創新的全局快門技術，其可以準確而高效地捕獲動態場景。

AR0235圖像傳感器支持連續視頻拍攝及單幀圖像捕獲，還提供多種實用的攝像頭功能，如自動曝光控制、輸出像素窗口控制(windowing)、行跳躍模式、列跳躍模式以及像素分組（binning）等。該數字圖像傳感器可通過簡單的兩線串行接口進行編程，在低光照和明亮等不同的場景中都能生成清晰、銳利、低噪聲的圖像。這些特性使得AR0235傳感器非常適合用于AMR的視覺感知應用。

與視覺傳感器不同，超聲波傳感器通過測量高頻聲波的飛行時間，實現測距和障礙物檢測等空間感知應用，由于不受視覺遮擋或透明度的影響，超聲波傳感器在檢測透明表面、反光材料和細微運動（如人類呼吸）上有特殊的價值。

NCV75215超聲波測量ASSP是onsemi專為精確的障礙物距離測量而打造的傳感器，其以可編程頻率驅動換能器發射超聲波，并處理接收的回波，通過飛行時間（TOF）測量確定障礙物的距離，可檢測0.25m至4.5m范圍內的障礙物，具有高靈敏度和低噪聲的特點。

NCV75215具有可調增益控制、可聞噪聲監控以及診斷功能，此外還包括用于配置用戶數據的EEPROM存儲器，以確保可靠和可定制的操作。該超聲波傳感器在汽車泊車輔助應用中已有成功的應用，諸多優勢也令其在AMR應用中游刃有余。

總之，不同的傳感器各具特點，在精度、范圍、功率和可靠性等方面各有所長，onsemi可為AMR應用提供多樣化的高性能傳感器產品，并通過傳感器融合，使不同類型傳感器在性能上相互補強，切實提高AMR在空間感知上的魯棒性。

高效的能源管理

作為移動設備，AMR由電池供電，并依賴高能效的電源管理架構實現更長的續航能力，更大限度地減少停機充電時間，因此高能效設計是AMR產品開發的核心訴求之一。

AMR的高能效設計需要從供電和用電兩個方面去進行考慮和優化。

在供電端，AMR的電池組通常需要1-3 kV的充電能力，且要求充電過程中能量損失更小、速度更快，這就為AMR電池充電系統的設計帶來了額外的復雜性。為了簡化設計的復雜性，同時提高充電效率，圖騰柱功率因數校正（PFC）架構成為了AMR充電系統設計的優選方案，其在系統架構中消除了輸入二極管橋，LLC拓撲等諧振轉換器可在變化的負載條件下實現軟開關，而且該架構還可與SiC MOSFET等新一代寬帶隙半導體功率器件配合使用，以支持更快的開關速度和更高的熱耐受性。

onsemi的NCP1681圖騰柱功率因數控制器就是一款用于驅動無橋圖騰柱PFC拓撲的器件，該拓撲消除了傳統PFC電路輸入端的二極管電橋，從而大幅提高了功率級效率。NCP1681控制器可配置為在連續導通模式（CCM）或多模式（CrM-CCM）下工作，在不同負載條件下都有上架的效率表現。

在AMR的用電端，電機控制無疑是“能耗大戶”，而高效驅動是降低導通和開關損耗、減少功率耗散、提升電機控制效率的關鍵。

為此，onsemi推出了NCD83591電機驅動器。NCD83591是一款3相柵極驅動器，專為無刷直流（BLDC）電機應用而設計，它集成了三個獨立的半橋驅動器和一個檢測放大器，以提供簡單易用的柵極驅動器。NCD83591的輸入電壓高至60V，提供了充足的裕量以驅動額定電壓通常為12V至42V的電機，適用于大多數工業自動化應用。

NCD83591一個突出的特點是實現了恒流柵極驅動，而不是傳統的恒壓柵極驅動，這使其在提供相同的開關網絡轉換時間條件下，能夠節省串聯柵極電阻的成本，且驅動電路更小，還有助于防止自導通。加之NCD83591采用了小尺寸的封裝，使其具有更高的功率密度且更易于使用，成為了AMR高能效電機控制的理想選擇。

新一代數據通信

AMR更加自主性和智能化的操作，使得可靠的數據通信變得至關重要。具體到AMR的內部架構，在環境感知、電機控制、安全和電池管理等子系統之間，需要確定性的數據通信為其實時、精確的運動提供保障。

傳統的工業控制中，控制器局域網（CAN）因其優秀的抗噪性且適用于時間敏感信息的傳輸，一直是優選總線協議。然而，對于需要傳輸大量傳感器數據、支持傳感器融合的AMR來講，CAN有限的帶寬限制了其在這種數據密集型任務中的使用。

為了突破這一瓶頸，基于以太網、具有更大數據吞吐能力的互連解決方案應運而生。特別是近年來備受關注的10BASE-T1S以太網通信協議，由于其可利用單條雙絞線實現多點連接，允許多個設備共享公共總線，且具有更高的帶寬和更少的布線復雜性，特別適用于AMR這類空間緊湊的輕量級設備平臺。

緊隨這一新興的數據通信標準的發展，onsemi推出了NCN26000以太網10BASE-T1S收發器，其符合IEEE 802.3cg規范，可通過單對非屏蔽雙絞線傳輸和接收數據，支持10Mbps的數據傳輸速率（半雙工）。

NCN26000支持大于25m的傳輸距離，多至8個節點的連接，通過本地配置可在共享介質上實現無沖突操作，避免物理層沖突（PLCA）。增強型的抗噪模式，使其能夠以超過IEEE 802.3 cg規范要求的噪聲水平進行通信。該收發器使用標準MII管理接口（MDIO）進行配置和監控，設備啟動時啟動序列中使用專用引腳上的拉動電阻器進行局部配置。

不難看出，有了NCN26000收發器等創新產品的加持，新一代10BASE-T1S以太網標準在AMR上的部署和應用也會大大加速，從而以更簡單的布線支持更高速和可靠的數據通信，實現更先進的感知和控制。

本文小結

AMR自主移動機器人的發展，讓人們看到機器人走出工廠車間，真正融入到我們生活、與用戶進行互動和協作的無限可能性。而在AMR的背后，關鍵的賦能技術作為重要的推手，正在為其發展提供更大的加速度。

從創新的傳感技術，到高能效設計，以及新一代數據通信，onsemi正在為AMR的發展打造強力的技術引擎。