近年來工業(yè)機器人供應(yīng)量在大多數(shù)行業(yè)都呈現(xiàn)出上漲的態(tài)勢。而服務(wù)機器人發(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。

 

機器人（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：“機器人是一種具有移動性、個體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動 性、奴隸性等7個特征的柔性機器。”

 

國際機器人聯(lián)合會將機器人分為兩類，工業(yè)機器人和服務(wù)機器人。工業(yè)機器人是“一種應(yīng)用于工業(yè)自動化的， 含有三個及以上的可編程軸的、自動控制的、可編程的、多功能執(zhí)行機構(gòu)，它可以是固定式的或移動式的”。服務(wù)機器人則是“一種半自主或全自主工作的機器人， 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)是機器人的應(yīng)用場合。

 

一般的機器人都由機械結(jié)構(gòu)、控制驅(qū)動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、交互系統(tǒng)等部分組成。

 

圖1 一般機器人的系統(tǒng)構(gòu)成

 

未來產(chǎn)業(yè)與服務(wù)應(yīng)用相結(jié)合的世界機器人市場必將成為一種趨勢，為了迎合市場的需求，很多機器人解決方案順勢而出，比如機器人大腦采用Rockchip RK3288 為主平臺的，4核 Cortex-A17 處理器，主頻1.8GHz，內(nèi)嵌最新一代GPU（Mali-T764）能順利支持高分辨率（3840X2160）顯示。機器人機身的部分采用NXP LPC54102 作為控制部分，驅(qū)動部分采用的是Toshiba TMPM375FSDMG 芯片，實現(xiàn) FOC 適量控制。

 

 

 

1、功能框圖

 

 

2、功能描述

 

① RK3288 最小系統(tǒng)
 

② 支持 WIFI & BT 功能
 

③ 集成 HDMI、USB、SD 卡、外部擴展口

 

3、重要特征

 

① 4 核 Cortex-A17 處理器，主頻 1.8GHz，內(nèi)嵌最新一代 GPU（Mali-T764）能順利支持高分辨率（3840X2160）顯示

 

② 符合 96Boards 接口定義

 

 

1、功能框圖

 

 

2、功能描述

 

① 可實現(xiàn)通過遙控器控制偏航角的方式控制機器人的運動方向
 

② 可控制機器人的速度和運動距離

 

3、重要特征

 

① 采用九軸傳感器，通過姿態(tài)算法來完成機器人的運動控制

 

② 機器人驅(qū)動板采用的是Toshiba TMPM375FSDMG，實現(xiàn) FOC 適量控制

 

 

Bluetooth® Low Energy （BLE）控制的機器人參考設(shè)計采用FRDM-KW40板和Pololu Zumo機器人開發(fā)，并且可以通過手機APP控制。BLE控制的機器人基于KineTIs KW40Z片上系統(tǒng)（SOC），該系統(tǒng)包括一個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配置文件實施，用作人機接口設(shè)備。該軟件提供的特性包括：BLE數(shù)據(jù)到手機app的傳輸、電機控制和電池監(jiān)測，等等。

 

1、低功耗藍牙控制的機器人系統(tǒng)框圖

 

 

2、低功耗藍牙控制的機器人參考設(shè)計特性

 

其中包括恩智浦超低功耗的KineTIs KW40Z SoC，它為便攜式、超低功耗的嵌入式系統(tǒng)提供Bluetooth® Smart/Bluetooth® Low Energy （BLE） v4.1和/或IEEE® 802.15.4-2011射頻連接

 

使用KineTIs軟件開發(fā)工具包（SDK）開發(fā)，面向KineTIs MCU提供全面的軟件支持，包括一個硬件抽象層（HAL）、每個MCU外設(shè)的驅(qū)動、連接堆棧、中間件、實時操作系統(tǒng)以及應(yīng)用示例，旨在簡化和加快基于Kinetis微控制器的應(yīng)用開發(fā)。

 

3、支持器件

 

KW40Z： Kinetis® KW40Z-2.4 GHz雙模式：BLE和802.15.4無線連接微控制器（MCU），基于ARM® Cortex®-M0+內(nèi)核

 

KW40Z是一款高集成度的單芯片器件，讓便攜式、超低功耗的嵌入式系統(tǒng)具備Bluetooth® Smart/Bluetooth® Low Energy （BLE） v4.1和IEEE® 802.15.4-2011射頻連接。應(yīng)用包括便攜式醫(yī)療設(shè)備、可穿戴的運動和健身設(shè)備、AV遙控器、電腦鍵盤和鼠標(biāo)、游戲控制器、門禁、安防系統(tǒng)、智能 能源和家庭網(wǎng)絡(luò)。

 

KW40Z MCU集成了一個2.4 GHz收發(fā)器，支持多種FSK/GFSK和O-QPSK調(diào)制，一個ARM® Cortex®-M0+ 處理器，160 KB閃存和20 KB SRAM，BLE鏈路層硬件，802.15.4分組處理器，硬件安全和外圍設(shè)備，優(yōu)化后滿足目標(biāo)應(yīng)用的要求。KW40Z擁有足夠的片上內(nèi)存，可為多模應(yīng)用 同時運行Bluetooth Low Energy協(xié)議棧和IEEE 8021.5.4 MAC/PHY。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AES-128加速器（AESA），真隨機數(shù)發(fā)生器（TRNG）

 

 

 

 

在危險環(huán)境中的應(yīng)用和成為人們工作生活的助手是未來機器人發(fā)展的兩大趨勢。當(dāng)然了，要讓機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，需要解決機器人在復(fù)雜環(huán)境中的運動能力。其次，提升感知和決策能力。對無人車來說，速度快是主要特點之一。如何在高速運動時，對時刻變化的環(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的選擇性，先前景后背景、先動態(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器人研究和效仿的。

 

總之，近年來市場對機器人的需求持續(xù)攀升，各國政府、相關(guān)研究機構(gòu)和企業(yè)，都非常重視機器人技術(shù)的發(fā)展，投入了大量的資源，機器人技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)良好態(tài)勢。而機器人技術(shù)中的高精尖問題，更激發(fā)著全球眾多優(yōu)秀的機器人研發(fā)團隊不斷創(chuàng)新，開拓進取。在未來，機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。