芯耀
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自主移動機器人設計涉及各種重要器件，例如電機控制、傳感器、電源、照明和通信器件等。在之前的兩篇文章AMR電機控制方案超強整理，解析AMR設計關鍵要素：傳感器、可見光通信驅動器、電源方案等，我們介紹了電機控制方案、傳感器方案、可見光通信驅動器，本文將繼續(xù)介紹照明方案、通信方案等。
照明方案
自主移動機器人 (AMR) 開發(fā)還離不開照明技術。這些機器人依靠發(fā)光二極管 (LED)等照明元件在多種環(huán)境中自由移動、通信和執(zhí)行操作。接下來我們將討論 AMR 設計中所使用的照明技術，包括LED 控制器和驅動器、PWM 降壓調節(jié)器、高邊和低邊功率 MOSFET、PWM 控制器及其他相關技術。
AMR 通常采用 LED 照明，因為 LED 能效高、發(fā)熱量低且壽命長。照明對于視覺感知至關重要，它使機器人能夠檢測和識別物體以及在環(huán)境中自如穿梭。此外，照明還可以用來傳遞信號，指示機器人的狀態(tài)或方向。為 AMR 選擇照明技術時，必須要考慮的性能特征和參數包括亮度、色溫和功耗。
LED 控制器和驅動器是 AMR 的必備器件。這些器件控制著流過 LED 的電流，使 LED 發(fā)出特定強度和顏色的光。PWM 降壓調節(jié)器將較高的電壓轉換至較低水平以驅動 LED，從而確保 LED 獲得穩(wěn)定供電。LED 驅動電路借助高邊和低邊功率 MOSFET 來導通和關斷 LED 電流，保護 LED 免受過壓和過流條件的影響，并確保電路穩(wěn)定運行。PWM 控制器通過控制 LED 的亮度和顏色來精確控制其性能。
AMR 中使用的其他照明技術包括可以檢測環(huán)境光水平的光傳感器和可以發(fā)出多種彩色光的 RGB LED。照明技術還可用于 AMR 之間或 AMR 與人之間的視覺通信。例如，LED 顯示屏可以顯示狀態(tài)更新或消息等信息。
安森美針對 AMR 推出了 NVC7685 LED 線性電流驅動器和 NCL31000 智能 LED 驅動器兩款照明方案。NCV7685 具有 12 個線性可編程恒流源，使用相同的基準電壓，支持 128 個不同占空比級別，并可通過 PWM 進行調節(jié)。NCL31000 采用高能效降壓 LED 驅動器，支持高帶寬模擬和 PWM 調光（降至零電流），具有兩個輔助 DC-DC 轉換器，并兼?zhèn)湓\斷功能，可監(jiān)測輸入和輸出的電流和電壓、LED 溫度以及 DC-DC 電壓。
通信方案
自主移動機器人在錯綜復雜、變化頻繁的工業(yè)和商業(yè)環(huán)境中工作，因此通信技術對于其穩(wěn)定運行至為關鍵。AMR 設計采用了多種通信技術，包括藍牙? 低功耗 (Bluetooth LE)和以太網? 技術等。
通信技術是 AMR 的關鍵組成部分，可以讓 AMR 與其他設備和系統進行通信。無線通信技術使自主機器人能夠傳輸數據、接收命令并與其他設備和系統交互。
選擇 AMR 的通信技術時，有幾個性能特征和參數必須要考慮，其中包括范圍、數據速率、功耗和安全性。通信技術的覆蓋范圍必須足夠大，以便與環(huán)境中的其他設備和系統進行通信，并且數據速率也必須與具體應用相適配。通信技術的功耗必須足夠低，以保證機器人的電池壽命足夠長。此外，通信技術的安全性對于保護機器人的數據和命令免遭未經授權的訪問至關重要。
藍牙低功耗
藍牙低功耗無線通信技術專為低功耗設計，非常適合電池供電設備，可支持多種數據傳輸速率，能在 AMR 和其他設備之間傳輸傳感器數據、控制信號及其他類型的信息。藍牙低功耗也可以用于室內定位系統，從而讓 AMR 在動態(tài)環(huán)境中順暢移動。
藍牙低功耗也可以用于室內定位系統，從而讓 AMR 在動態(tài)環(huán)境中順暢移動。安森美 RSL15是一款通過了藍牙 5.2 認證的收發(fā)器，提供易于實施的藍牙低功耗無線應用，支持到達角 (AOA) 和偏離角 (AOD) 關鍵功能，以實現精確的室內定位。高度集成的無線系統單芯片 (SoC) 優(yōu)化了系統尺寸和電池續(xù)航時間。它采用 ARM Cortex-M33 處理器和 2.4 GHz 收發(fā)器，支持 BLE 5.2 和 2.4 GHz 自定義協議。
以太網：10BASE-T1S
工業(yè)以太網通信協議是 AMR 開發(fā)中常用的協議。以太網具有高速通信功能，支持多種同步和控制功能，可協調多個器件之間的復雜任務和動作，是實時控制和協調多臺 AMR 的理想選擇。
NCN26010 10Base T1S 工業(yè)以太網可利用現有的雙絞線基礎設施，實現工業(yè)應用的多分支以太網通信。NCN26010 以太網收發(fā)器符合 IEEE 802.3cg 標準，其中包括媒體訪問控制器 (MAC)、PLCA 協調子層 (RS) 和專為工業(yè)多分支以太網設計的 10BASE-T1S PHY，可提供所有物理層功能，通過一條非屏蔽雙絞線即可傳輸和接收數據。NCN26010 通過 OPEN Alliance MACPHY SPI 協議與主機 MCU 通信。
圖 1.自主移動機器人
結論
自主移動機器人在許多行業(yè)中的重要性日益凸顯，而其成功離不開相關設計和開發(fā)人員對其中涉及的種種技術進行精挑細選。
唯有如此，AMR 的性能才能得到優(yōu)化并確保滿足相關應用的特定要求。
AMR 是一個復雜的系統，需要整合多種技術才能自主執(zhí)行任務。執(zhí)行器和電機使機器人能夠移動并完成任務；傳感器則使其能夠感知周圍環(huán)境并精確執(zhí)行任務；此外，電源系統、供電、照明和通信技術也是確保機器人有效運行的關鍵。
人工智能和機器學習等先進技術推動了 AMR 領域的不斷發(fā)展創(chuàng)新，得益于此，未來 AMR 將變得更加精密、更加強大，能夠以更高的能效和精度執(zhí)行更復雜的任務。
