自主移動機器人設計涉及各種重要器件，例如電機控制、傳感器、電源、照明和通信器件等。上一篇推文“AMR電機控制方案超強整理”中，我們介紹了電機控制方案，本文將繼續(xù)介紹傳感器方案、可見光通信驅(qū)動器、電源方案等。

傳感器方案

傳感器技術還在不斷進步，目前的新進展使 AMR 能夠以更高的準確度和精確度穿行于復雜空間并與周圍環(huán)境進行交互。安森美（onsemi）為 AMR 提供了豐富的傳感器技術，使其能夠滿足各式各樣的感知要求。

圖像傳感器

激光雷達系統(tǒng)

位置傳感器

可見光通信驅(qū)動器

圖像傳感器

結合圖像傳感器和圖像信號處理器打造視覺感知功能，使機器人能夠檢測和識別物體并自如穿梭于復雜環(huán)境。

為了準確捕捉高質(zhì)量圖像，安森美提供了多種非常適合自主機器人的全局快門和卷簾快門圖像傳感器。例如，安森美 AR0234CS 圖像傳感器采用創(chuàng)新型全局快門像素設計，經(jīng)過優(yōu)化，可在全分辨率下以每秒 120 幀的幀率，精確、快速地捕捉移動場景。該傳感器可生成清晰圖像，非常適合機器視覺應用，包括移動機器人和條形碼掃描等數(shù)據(jù)捕捉應用。

激光雷達系統(tǒng)

激光雷達可實現(xiàn) 3D 測繪和避障，從而使機器人能夠輕松穿行于復雜環(huán)境。SiPM 還可用于直接飛行時間測距，精確測量距離。

SiPM 傳感器使用硅基半導體來檢測光子，應用于深度感測時，該傳感器對低光照水平的靈敏度較高，因而是低光照檢測應用的理想選擇，這也是 SiPM 的一大優(yōu)勢。除此之外還兼具結構緊湊、堅固耐用等特性，非常適合用于 AMR。

位置傳感器

位置傳感器會測量機器人的輪子或其他活動部件的旋轉(zhuǎn)情況，使其能夠在 3D 空間中準確跟蹤位置和方向。超聲波和紅外傳感器可以測量機器人與物體的距離，從而使其能夠檢測障礙物并避免碰撞。

安森美開發(fā)了一款工業(yè)旋轉(zhuǎn)位置傳感器 NCS32100，實現(xiàn)了精度和速度的理想結合。借助 38 毫米傳感器，該器件可在 6,000 RPM 轉(zhuǎn)速下達到 ±50 角秒的精度；犧牲些許精度時，還可支持高達 100,000 RPM 的轉(zhuǎn)速。NCS32100 使用全新專利方法進行電感式位置感測，是工業(yè)和機器人應用的理想選擇。

可見光通信驅(qū)動器

VLC 驅(qū)動器使用可見光來傳輸數(shù)據(jù)。這些驅(qū)動器使機器人能夠與其他設備（包括 AMR）和人類用戶進行通信。VLC 驅(qū)動器的主要優(yōu)勢在于能夠提供高速且安全的通信?？梢姽鉄o法穿透墻壁，而該器件卻能提供不受外界干擾的安全信道。

雖然激光雷達和加速度計等傳統(tǒng)傳感器已經(jīng)成為標配，但 VLC 驅(qū)動器等新技術有望成為出色備選方案。這些技術具有高速通信和低光照檢測等獨特優(yōu)勢，能夠進一步擴大 AMR 的應用范圍。

為 AMR 選擇傳感器時，必須考慮幾個性能特征和參數(shù)，包括準確性、靈敏度、響應時間、范圍和尺寸。所有這些都必須與 AMR 運行的特定應用環(huán)境相契合，例如黑暗或明亮的照明條件、不平坦的地形。

傳感器技術還在不斷發(fā)展，我們有望看到更先進、更具創(chuàng)新性的 AMR 傳感器技術，從而使機器人能夠感知相關環(huán)境的更多細節(jié)，并在更廣泛的環(huán)境中執(zhí)行更復雜的任務。此外，傳感器融合和機器學習的進步已經(jīng)使機器人能夠集成和處理來自多個傳感器的數(shù)據(jù)，未來也必將讓傳感器能夠處理更復雜的任務。

電源方案 < 100 V

AMR 的電源系統(tǒng)和電源技術是決定機器人運行能力和電池續(xù)航時間的關鍵。憑借高能量密度和長壽命特性，鋰離子電池已成為 AMR 的標配。電源管理單元可調(diào)節(jié)從電池到機器人器件的功率流。設計和開發(fā) AMR 時所使用的電源系統(tǒng)和供電技術對于機器人的安全高效運行至關重要。

下文從技術角度概述了 AMR 設計和開發(fā)中所使用的電源系統(tǒng)和供電技術，其中包括電池、電池管理系統(tǒng)、電流監(jiān)測、DC-DC 轉(zhuǎn)換、電流模式諧振控制器、智能電源模塊、柵極驅(qū)動器、受保護的電源開關、集成負載開關、功率因數(shù)校正控制器和電流模式控制器。

電源轉(zhuǎn)換器和電壓調(diào)節(jié)器等供電技術可確保機器人各器件獲得合適的電壓和電流。DC-DC 轉(zhuǎn)換器可將電池電壓轉(zhuǎn)換為器件所需的電壓。開關模式電源能有效地將交流電或直流電轉(zhuǎn)換為所需的電壓和電流。

安森美為電源應用提供了傳統(tǒng)的硅 MOSFET 和 EliteSiC MOSFET，比如 AC-DC 圖騰柱 PFC 前端，以及基于 LLC 諧振拓撲的次級 DC-DC 電源轉(zhuǎn)換。EliteSiC MOSFET 可實現(xiàn)高能效、高密度的快充電池充電器。

在選擇 AMR 的電源系統(tǒng)和供電技術時，必須考慮能量密度、電壓和電流要求、能效和尺寸等性能特征和參數(shù)。電源系統(tǒng)和供電技術必須提供足夠的能量，滿足機器人所需的運行時間。其電壓和電流要求必須與機器人器件相適配。電源系統(tǒng)和供電技術的能效非常關鍵，會影響機器人的電池續(xù)航時間和整體性能。AMR 的設計必須考慮電源系統(tǒng)和供電技術的尺寸和重量，因為這會影響機器人的整體尺寸和重量。

電池管理系統(tǒng)將監(jiān)測電池的充電狀態(tài)、溫度和電流，以確保安全高效地運行。機載電池充電器可以給電池充電，而其規(guī)格將根據(jù)電池類型、容量和電壓來確定。電流監(jiān)測功能對于 AMR 電源系統(tǒng)必不可少，可以確保運行安全高效，而大電流傳感器則可以用于監(jiān)測流過機器人各個子系統(tǒng)的電流。

DC-DC 轉(zhuǎn)換器（包括電流模式諧振控制器）可以將電池電壓轉(zhuǎn)換為各個子系統(tǒng)所需的電壓。智能功率模塊為電機控制系統(tǒng)提供高功率開關。柵極驅(qū)動器用于驅(qū)動 IPM 及其他大功率開關器件中的功率開關，從而保護功率開關免受過壓和過流的影響。受保護的電源開關和集成式負載開關可提供負載切換和保護；功率因數(shù)校正控制器則可以提高電源系統(tǒng)的整體能效。電流模式控制器用于調(diào)節(jié) DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓，從而使機器人子系統(tǒng)能夠高效可靠地運行。