安森美一站式移动机器人方案,助力机器人智能化新突破

来源:onsemi(安森美)

作者:-

发布时间:2025-09-03

阅读量:5

与传统工业不同,智能运用多种传感器、人工智能及先进算法,能够与环境互动、检测障碍物,并与人类及机器协同工作。部署自主机器人有助于提升生产力与效率:它们可承担重复性或耗时任务,让人类工人得以专注于增值活动。轻负载场景下,系统可采用 12 V电池供电;较高电压(如 48 V)则能降低工作电流,从而减小导线尺寸并节约成本。目前,智能机器人主要应用于仓库、生产工厂等受控环境,但其户外作业的应用趋势正不断扩大。




框图

顶层拓扑

下面的框图展示了安森美 (onsemi)打造的智能移动机器人方案。 机器人系统由多个相互连接的子模块构成, 主要包括电池管理、 运动控制、 感测和中央处理器 (CPU) 等子模块。 这些子模块方案与具体的应用场景紧密相关:例如,仅在内部作业的机器人所需的传感器数量较少;而搭载机械臂的机器人则需要配备更多电机逆变器。



方案概述

连接(取代 CAN)

AMR 中的 CPU 和所有构建块需要相互通信。 通信手段有许多种。传统上, 使用的是 CAN、 LIN、 RS-485、 RS232和许多方式。 所有这些都可以用 10Base-T1S 取代。


它是 IEEE 在 802.3cg 第 147 条规范中指定的以太网协议。 借助 10BASE-T1S, 仅使用一根双绞线便可将多个PHY 连接到公共总线。 这减少了所需的交换机端口数量,并且无需网关。 由于 10BASE-T1S 只需要一根非屏蔽双绞线, 因此布线成本也大大降低。

  • 此外, 10BASE-T1S 的通信速度可达 10Mbps, 高于迄今为止的许多方案(例如, LIN 最高为 20Kbps, CAN 最高为约 1Mbps) 。

  • 任何节点都可以向/从任何其他节点发送/接收以太网帧, 类似于传统的以太网 LAN。

  • 在多分支拓扑中运行时, 物理层冲突避免 (PLCA) 特性可以避免数据包冲突。 节点会根据各自的ID 轮流(一次一个) 在总线上进行传输。 PLCA 周期不是固定的, 取决于待处理的数据。


图 1:多分支与点对点网络拓扑


以太网控制器 NCN26010
10Mb/s 工业以太网 MAC+PHY IC 控制器

  • 符合 10BASE-T1S – IEEE 802.3cg 标准

  • 集成 MAC 和 10BASE-T1S PHY

  • PLCA 突发模式 – 如果某个节点需要发送比所有其他节点都多的数据, 则允许该节点在每次 PLCA 传输机会中发送更多帧

  • 支持 8 个以上节点, UTP 线缆传输距离超过 25m

  • 增强抗噪声能力

  • 全局唯一 MAC 地址

  • 32 引脚 QFN 封装


图 2: 10BASE-T1S MACPHY 评估套件


电感式位置检测

位置传感器会测量轮子或其他运动部件的旋转, 以准确跟踪它们在环境中的位置和方向。 这些传感器可用作 BLDC 控制电子换向的一部分。 电感式编码器相比传统的光学或磁检测有许多优势。

电感式检测稳健、 轻便、 只需很少的元件, 并且对振动或污染不敏感。


电感式检测 NCS32100
非接触式传感器方案, 由两片 PCB 组成:一个带有两个印刷电感器(无焊接元件) 的转子, 以及一个带有印刷电感器和编码器 IC 的定子。


传统光学编码器方案可能需要 100 多个元件才能正常工作, 与之相比, 安森美 NCS32100 仅需 12 个元件即可实现最小功能系统。

  • 计算位置和速度

  • 绝对编码器 - 无需移动即可确定位置

  •  6,000 RPM 全精度(最大 45,000 RPM)

  •  对于 38mm 传感器,精度为 +/- 50 角秒(0.0138度)或更高 

  • 可以区分并抑制旋转运动产生的振动

  • 20 位单圈分辨率输出, 24 位多圈

  • 集成 CortexM0+ MCU – 高度可配置

  • 为广泛的光学编码器提供成本更低的替代方案

  • 自校准 - 只需一个命令


图 3: NCS32100 传感器方案


NCS32100 设计工具
安森美提供了大量设计工具,助力电感检测系统的设计,包括:自校准程序、固件及 PCB 参考设计文件/电气连接与固件的参考指南等。


图 4: NCS32100 测量精度

0
0
收藏

免责声明

  • 1、本文内容版权归属原作者、原发表出处。若版权所有方对本文的引用持有异议,请联系感算商城(service@gansuan.com),我方将及时处理。
  • 2、本文的引用仅供读者交流学习使用,不涉及商业目的。
  • 3、本文内容仅代表作者观点,感算商城不对内容的准确性、可靠性或完整性提供明示或暗示的保证。读者阅读本文后做出的决定或行为,是基于自主意愿和独立判断做出的,请读者明确相关结果。
  • 4、如需转载本方拥有版权的文章,请联系感算商城(service@gansuan.com)注明“转载原因”。未经允许私自转载感算商城将保留追究其法律责任的权利。