工業(yè)機(jī)器人內(nèi)部系統(tǒng)組成介紹，輪式機(jī)器人方案分享

近年來工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)量在大多數(shù)行業(yè)都呈現(xiàn)出上漲的態(tài)勢(shì)。而服務(wù)機(jī)器人發(fā)展歷史較短。其在功能上的主要不同體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是與人的溝通協(xié)作；二是在復(fù)雜環(huán)境下代替人的部分工作。隨著IT技術(shù)的高速發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入了全力打造智能型機(jī)器人的全新時(shí)代。 2015年世界智能型機(jī)器人市場(chǎng)約為269億美元，今后10年間，CAGR（年平均成長率）同比增長9%，至2025年世界機(jī)器人市場(chǎng)將高達(dá)669億美元。過去以制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工廠自動(dòng)化為主要應(yīng)用領(lǐng)域，但目前機(jī)器人應(yīng)用范圍在逐漸增加，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及醫(yī)療、物流家庭等服務(wù)行業(yè)。機(jī)器人（robot）一詞，最早出現(xiàn)在1920年捷克科幻作家恰配克的《羅索姆的萬能機(jī)器人》中，原文作“Robota”，后來成為英文中通行的 “Robot”。更科學(xué)的定義是1967年由日本科學(xué)家森政弘與合田周平提出的：“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng) 性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器。”國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)將機(jī)器人分為兩類，工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是“一種應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的， 含有三個(gè)及以上的可編程軸的、自動(dòng)控制的、可編程的、多功能執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它可以是固定式的或移動(dòng)式的”。服務(wù)機(jī)器人則是“一種半自主或全自主工作的機(jī)器人， 它能完成有益于人類健康的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備”。從定義可見，分類的標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)合。一般的機(jī)器人都由機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、交互系統(tǒng)等部分組成。

一、基于 Rockchip RK3288 的新一代機(jī)器人大腦解決方案1、功能框圖

二、基于 NXP LPC54102和 Toshiba TMPM375FSDMG的輪式機(jī)器人方案1、功能框圖

三、基于NXP低功耗藍(lán)牙控制的機(jī)器人設(shè)計(jì)方案Bluetooth? Low Energy （BLE）控制的機(jī)器人參考設(shè)計(jì)采用FRDM-KW40板和Pololu Zumo機(jī)器人開發(fā)，并且可以通過手機(jī)APP控制。BLE控制的機(jī)器人基于KineTIs KW40Z片上系統(tǒng)（SOC），該系統(tǒng)包括一個(gè)ARM? Cortex? M0+處理器，并配有面向BLE和802.15.4的2.4 GHz無線電。它采用HID over GATT配置文件實(shí)施，用作人機(jī)接口設(shè)備。該軟件提供的特性包括：BLE數(shù)據(jù)到手機(jī)app的傳輸、電機(jī)控制和電池監(jiān)測(cè)，等等。1、低功耗藍(lán)牙控制的機(jī)器人系統(tǒng)框圖

特性多協(xié)議無線電方面：符合2.4 GHz Bluetooth Low Energy V4.1符合IEEE Std. 802.15.4-2011標(biāo)準(zhǔn)典型的接收靈敏度（BLE） = -91 dBm典型的接收靈敏度（802.15.4） = -102 dBm發(fā)射輸出功率可設(shè)置：-20 dBm至+5 dBm內(nèi)核和存儲(chǔ)器方面：高達(dá)48 MHz ARM? Cortex-M0+內(nèi)核片上160 KB閃存片上20 KB SRAM

功耗低，工作電壓范圍：9個(gè)低功耗模式，根據(jù)應(yīng)用需求提供優(yōu)化的電源典型接收/發(fā)送電流（直流/支持直流）： 6.5 mA / 8.4 mA旁路電壓：1.71V至3.6VDCDC轉(zhuǎn)換器降壓配置：2.1V至4.2VDCDC轉(zhuǎn)換器升壓配置：0.9V 至1.795V模擬模塊：16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC）6位高速模擬比較器（CMP）安全性：AES-128加速器（AESA），真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（TRNG）

支持軟件：BLE主機(jī)協(xié)議棧和配置文件、802.15.4 MAC和SMACKinetis?軟件開發(fā)套件（SDK）FreeRTOS內(nèi)核和裸機(jī)非搶占任務(wù)調(diào)度器小結(jié)在危險(xiǎn)環(huán)境中的應(yīng)用和成為人們工作生活的助手是未來機(jī)器人發(fā)展的兩大趨勢(shì)。當(dāng)然了，要讓機(jī)器人真的像人一樣工作，成為人的助手，還具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性。首先，需要解決機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)能力。其次，提升感知和決策能力。對(duì)無人車來說，速度快是主要特點(diǎn)之一。如何在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)時(shí)刻變化的環(huán)境做出合適的反應(yīng)，決定了無人車的安全性，也是無人車產(chǎn)業(yè)化的最大障礙之一。眾所周知，機(jī)器感知和決策的方式完全不同于人類，人類的感知具有極強(qiáng)的選擇性，先前景后背景、先動(dòng)態(tài)后靜態(tài)、先非常態(tài)后常態(tài)等原則， 讓人能夠迅速地在復(fù)雜環(huán)境中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。這種能力是非常值得機(jī)器人研究和效仿的?？傊?，近年來市場(chǎng)對(duì)機(jī)器人的需求持續(xù)攀升，各國政府、相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)，都非常重視機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，投入了大量的資源，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì)。而機(jī)器人技術(shù)中的高精尖問題，更激發(fā)著全球眾多優(yōu)秀的機(jī)器人研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)新，開拓進(jìn)取。在未來，機(jī)器人必將成為日常生活中必不可少的工具，帶給人們更加舒適便捷的生活。