日前，德州儀器（TI）推出了人形機器人專題 ——“An engineer's guide to humanoids & mobile robots”（https://www.ti.com/design-development/educational-resources/e/humanoid-mobile-robot-ebook.html），是一份為工程師精心打造的機器人系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容寶庫。從倉庫中的自主移動機器人，到工廠和服務(wù)場景里的人形機器人，這些機器正深刻改變著我們的工作與生活方式。隨著機器人設(shè)計日趨復(fù)雜，德州儀器憑借先進的半導(dǎo)體技術(shù)和系統(tǒng)級專業(yè)知識，助力工程師更快速地將下一代機器人變?yōu)楝F(xiàn)實。該專題按子系統(tǒng)梳理了關(guān)鍵設(shè)計見解，為開發(fā)者的研發(fā)工作提供了有力的助力。

在電機驅(qū)動（Motor drive）方面，機器人中精確的電機功能對于實現(xiàn)準(zhǔn)確的移動以及與周圍環(huán)境中的人和物體進行交互至關(guān)重要。這部分內(nèi)容深入探究了移動機器人和人形機器人電機設(shè)計的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，涵蓋了從電機控制基礎(chǔ)到功率級實現(xiàn)，以及用于高級機器人中精確電機控制的精密電流傳感等主題。其中，既有關(guān)于人形機器人電機控制、協(xié)作機器人到人形機器人中驅(qū)動系統(tǒng)效率與安全性提升的探討，也包含電機驅(qū)動創(chuàng)新如何解決機器人運動設(shè)計難題、簡化機器人電機驅(qū)動安全評估，以及自主工業(yè)移動機器人原型電機驅(qū)動系統(tǒng)等實用內(nèi)容。在功率級部分，介紹了氮化鎵（GaN）在人形機器人中的應(yīng)用及功率級實現(xiàn)方式。而精密傳感部分，則涉及移動機器人和人形機器人中的電流傳感、適用于 48V 機器人和伺服驅(qū)動器的高分辨率、小尺寸相位電流傳感，以及先進的電流和電壓傳感如何實現(xiàn)超精密機器人技術(shù)，還有電機控制中最優(yōu)位置傳感器的選擇等。

通信（Communications）子系統(tǒng)強調(diào)，系統(tǒng)間高帶寬、低延遲的通信有助于移動機器人和人形機器人快速響應(yīng)環(huán)境變化。通過運動控制和感知傳感接口標(biāo)準(zhǔn)，如以太網(wǎng)和 FPD-Link，能夠?qū)崿F(xiàn)這些機器人中的實時數(shù)據(jù)傳輸，從而在基于視覺的應(yīng)用中實現(xiàn)更高的移動性和控制力，以及高分辨率、未壓縮視頻的傳輸。相關(guān)文章包括在工業(yè)機器人環(huán)境中如何以及為何使用單對雙絞線以太網(wǎng)（SPE）、利用單對以太網(wǎng)推進人形機器人技術(shù)、單對以太網(wǎng)的 EMC/EMI 兼容設(shè)計、如何通過可編程實時單元同步芯片間的時序，以及在基于機器視覺的應(yīng)用中如何通過單根導(dǎo)線傳輸高分辨率視頻數(shù)據(jù)等。

計算（Computing）領(lǐng)域，設(shè)計更智能、響應(yīng)更迅速的移動機器人和人形機器人，始于高性能嵌入式處理器和直觀的軟件，這些能夠在網(wǎng)絡(luò)邊緣實現(xiàn)實時控制、感知和決策。該部分內(nèi)容闡述了這些高度集成的設(shè)備如何幫助分析和響應(yīng)機器人在感知、導(dǎo)航和運動控制中使用的日益增長的傳感器數(shù)據(jù)。例如，探討了自主移動機器人如何借助 AM69A 實現(xiàn)智能且安全的導(dǎo)航，傳感器和處理器如何造就更智能、更自主的機器人，以及德州儀器的嵌入式處理器和廣泛的第三方硬件合作伙伴網(wǎng)絡(luò)如何簡化機器人系統(tǒng)設(shè)計。

感知傳感（Perception sensing）方面，移動機器人和人形機器人運用多種傳感器模式來檢測和理解周圍環(huán)境，包括視覺系統(tǒng)（相機）、雷達(dá)、激光雷達(dá)（LiDAR）和觸覺傳感器（壓力傳感器）。文章介紹了傳感器融合技術(shù)如何使這些先進機器更快、更準(zhǔn)確地 “感知” 周圍世界，同時快速高效地做出響應(yīng)。內(nèi)容涉及用于工業(yè)固定和移動應(yīng)用中安全傳感的毫米波雷達(dá)、人形機器人中的毫米波雷達(dá)傳感與傳感器融合、利用激光雷達(dá)改進移動機器人視覺傳感器、激光雷達(dá)如何改善機器人導(dǎo)航，以及傳感器數(shù)據(jù)如何為機器人中的人工智能提供動力等。

功能安全（Functional safety）在所有機器人系統(tǒng)中都至關(guān)重要，滿足諸如 IEC 61508、ISO 13849、IEC 61800 和 IEC 60730 等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是確保機器人在人類周圍安全運行的必要條件。本部分文章討論了功能安全框架，涉及風(fēng)險評估、故障檢測、故障安全操作以及簡化認(rèn)證的開發(fā)流程，還包括簡化機器人電機驅(qū)動安全評估、在工業(yè)固定和移動機器人中集成電壓監(jiān)控以實現(xiàn)安全電源實施等內(nèi)容。

此外，專題還提供了豐富的額外資源。包括視頻Demo，機器人軟件開發(fā)包（SDK），包含了障礙物檢測、視覺定位和人體姿態(tài)估計等主題的資源。