一流感测技术精简机器人设计制造操作过程

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　　一流制造 ◇ 系列技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中国机器人行业典型研讨会

　　过去,机器人制造是一个非常困难、容易出错且费时的操作过程,即使采用由奥尔奈构成的器同时实现对环境的感应,而那些器中许多部件都不能有效地相互配合,CPU缺乏足够的潜能从数个感应器搜集重要信息并处置那些重要信息。下面我们以超电磁波距感应器为例进行说明机器人设计制造的操作过程。

构建超电磁波感应器首先须要一个超电磁波换能器,然后搭建一些USB电路用来发送脉冲,和记录回到讯号的天数。连接机器人CPU的USB由指示测试起始天数的输出讯号和科洛涅县观测计时器计数值的输入讯号组成。CPU获取所用的总天数并将这个天数转换成距。如果须要处置分路科洛涅县,硬体则会显得更加繁杂。此种设计不仅受软硬体局限性的困扰,而且所有的东西都在内部生产,因此减少了生产成本和上市天数。随着天数推移,CPU的机能显得越来越强大,以往由单独硬体处置的各项任务都可由CPU完成。

　　通过CPU执行科洛涅县回到处置各项任务,能开发出繁杂的分路科洛涅县处置演算法。这样一来降低了硬体部份的繁杂度,进而降低了生产成本,不过软件编程操作过程依然费时,即使大多数硬体及其软件BIOS是定制的。由于软件显得更加繁杂,因而使当时的CPU经济负担很重。那时,为了解决这个问题,通常采用数个CPU,然而却导致潜在的竞争条件、互斥和一些很难重现的各种奇怪问题。

今天,采用整套的、配有各种硬体外设的中央处理器或微CPU板已相当普遍。那些外设通常提供硬体USB远距机能,比如计时器和通讯汇流排,常用的通讯汇流排有RS-232、USB、I2C或CAN汇流排。采用USB磁盘减轻了软件同时实现的经济负担。目前许多感应器利用常用汇流排进行通讯,进而精简了USB设计。如图3所示。

　　许多感应器还减少了处置潜能,进而能搜集经过预处置的更高等级的统计数据。感应器的工作不是传送收发声呐科洛涅县讯号所需的天数(毫秒),而是调查报告距某个物体的远近(毫米),搜集到的统计数据能得到更有效的处置。这样主CPU就不必进行低等级的运算,而去从事更高等级的各项任务,比如功能定位和绘制世界地图。

　　图1:超电磁波距感应器控制系统SimRank。

图2:带辅助CPU的声呐控制系统。

　　图3:带USBUSB的感应器控制系统。

　　借助于大量整套的感应器USB(比如通讯信道、软件磁盘和处置检测统计数据的演算法),研发技师就能更快速地开发和提出解决方案,进而赢得面市天数上的优势。开发机器人机能的经济负担从研发技师转移到了感应器提供者身上。

　　感应器控制系统将继续受到低生产成本处置潜能和统计数据处置演算法的影响。受此种快速增长影响最大的是“感应器结合”,即感应器统计数据流由数个感应器搜集并处置,以产生智能且精确重要资金流。感应器统计数据结合在一起,形成单一的环境。如图四所示,将红外线距感应器与声呐配合,能观测到多种材料和情形,这是一般而言器件所不可能独立同时实现的。

　　图4:超电磁波和红外线感应器“结合”在一起。

成形的软件演算法拓展出许多令人难忘的应用领域,比如面部识别。几年之前,由于处置潜能不足,还无法实时同时实现此种机能。而现在,已有产品能实时处置众多面孔识别。很快,感应器控制系统将不再仅仅调查报告“目标在后方2米左右”,而是调查报告“王良太在后方2米左右”。

　　功能定位和世界地图描写是另外一个技术应用领域,近年来业界为此技术的兴趣不断减少。已经有多种整套的SLAM(同步功能定位与世界地图描写)演算法同时实现可被免费采用或只需支付很低的费用。此种趋势在许多软件应用领域都在出现,并且会继续发展。

在立体听觉应用领域也出现了令人难忘的快速增长。一般而言相机所产生的重要信息量可能非常大,但是立体听觉使重要信息量更大,即使须要两部相机同时工作。这在通讯信道、处置潜能和软件演算法成形之前,只是一个遥远的可能性。而今,整套的控制系统就能同时实现距观测。随着那些控制系统不断改进,它们的速度和精度使其成为其他形式的距测量可选方案。超电磁波、红外线和立体听觉的“结合”控制系统将能够在任何卜利达。

　　未来,感测技术将不断发展。机器人能够有效处置的感应器数量将具有与这一趋势所预测的“晶体管集成速度”相似的快速增长曲线。

　　: Jon Mandrell

　　jmandrell(暂不可见)

　　CoroWare公司

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