熱門類型機(jī)器人設(shè)計(jì)方案合集

　　機(jī)器人問世已有幾十年，機(jī)器人的定義仍然仁者見仁，智者見智，沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見。原因之一是機(jī)器人還在發(fā)展，新的機(jī)型，新的功能不斷涌現(xiàn)。也許正是由于機(jī)器人定義的模糊，才給了人們充分的想象和創(chuàng)造空間。

　　在各種科普書籍中可以看到，機(jī)器人被分成了以下類型：

　　家務(wù)型機(jī)器人：能幫助人們打理生活，做簡(jiǎn)單的家務(wù)活。

　　操作型機(jī)器人：能自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個(gè)自由度，可固定或運(yùn)動(dòng)，用于相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)中。

　　程控型機(jī)器人：按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動(dòng)作。

　　示教再現(xiàn)型機(jī)器人：通過引導(dǎo)或其它方式，先教會(huì)機(jī)器人動(dòng)作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。

　　數(shù)控型機(jī)器人：通過數(shù)值、語言等對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。

　　感覺控制型機(jī)器人：利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動(dòng)作。

　　適應(yīng)控制型機(jī)器人：能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動(dòng)。

　　學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人：能“體會(huì)” 工作的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗(yàn)用于工作中。

　　智能機(jī)器人：以人工智能決定其行動(dòng)的機(jī)器人。

　　我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。

　　所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。

　　特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。

　　在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢(shì)，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等。

　　目前，國際上的機(jī)器人學(xué)者，從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)將機(jī)器人也分為兩類：制造環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人和非制造環(huán)境下的服務(wù)與仿人型機(jī)器人，這和我國的分類是一致的。

　　一、NXP低功耗藍(lán)牙控制的機(jī)器人參考設(shè)計(jì)

　　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。

　　一、低功耗藍(lán)牙控制的機(jī)器人系統(tǒng)框圖

低功耗藍(lán)牙控制的機(jī)器人系統(tǒng)框圖

　　2、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(gè)硬件抽象層（HAL）、每個(gè)MCU外設(shè)的驅(qū)動(dòng)、連接堆棧、中間件、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及應(yīng)用示例，旨在簡(jiǎn)化和加快基于Kinetis微控制器的應(yīng)用開發(fā)。

　　3、支持的器件

　　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(yùn)動(dòng)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(gè)2.4 GHz收發(fā)器，支持多種FSK/GFSK和O-QPSK調(diào)制，一個(gè)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(shí)運(yùn)行Bluetooth Low Energy協(xié)議棧和IEEE 8021.5.4 MAC/PHY。

600

　　KW40Z結(jié)構(gòu)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3.6V

　　DCDC轉(zhuǎn)換器降壓配置：2.1V至4.2V

　　DCDC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SMAC

　　Kinetis?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

　　二、Intel推出 E3800系列工業(yè)機(jī)器人解決方案

　　若問工業(yè)4.0的主力是誰，非工業(yè)機(jī)器人莫屬。機(jī)器人的運(yùn)用范圍越來越廣泛，即使在很多的傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域中，人們也在努力使機(jī)器人代替人類工作，在食品食品生產(chǎn)，汽車制造工業(yè)中機(jī)器人替代人工將成為趨勢(shì)。人們已經(jīng)開發(fā)出的食品工業(yè)機(jī)器人，有包裝罐頭機(jī)器人、自動(dòng)午餐機(jī)器人和切割牛肉機(jī)器人等，機(jī)器人在食品加工領(lǐng)域應(yīng)用得如魚水。中國或?qū)⒊蔀槿蜃畲蟮臋C(jī)器人市場(chǎng)。

　　Intel 方案概述：

　　新型英特爾?Atom? 處理器E3800（原代碼為“Bay Trail”）系列產(chǎn)品具備改良后的媒體／圖形性能、ECC、工規(guī)溫度領(lǐng)域、綜合保全、綜合影像訊號(hào)處理等特點(diǎn)?？梢钥s短市場(chǎng)投入時(shí)間、提高整合型信息應(yīng)用速度、減少功耗等，很好的滿足了工業(yè)機(jī)器人這一需求。

　　該片上系統(tǒng)（SoC）基于 Silvermont 微體系架構(gòu)并采用英特爾業(yè)界領(lǐng)先的 22 納米工藝技術(shù)制造。

　　E3800系列 SoC 提供出色的計(jì)算、圖形和媒體性能，并能在更廣的熱條件下運(yùn)行。

新型英特爾?Atom? 處理器E3800結(jié)構(gòu)框圖

　　方案特點(diǎn)：

　　22nm 制程工藝。

　　低功耗TDP5-10W ，可以滿足無風(fēng)扇設(shè)計(jì)。

　　主頻1.3-2GHz，有4核，雙核，單核可選。

　　支持ECC，只有E3000CPU支持ECC功能，滿足特殊行業(yè)需求。

　　豐富的IO port ，滿足行業(yè)接口需求。

　　寬溫設(shè)計(jì)，支持工業(yè)特殊環(huán)境領(lǐng)域工作。

　　總之在目前量產(chǎn)領(lǐng)域的處理器，baytrail E3000系列能夠滿足特殊領(lǐng)域的工作需求。

　　三、智能互動(dòng)學(xué)習(xí)機(jī)器人設(shè)計(jì)方案

　　本方案是一款智能互動(dòng)學(xué)習(xí)機(jī)器人，專門針對(duì)兒童電子教育市場(chǎng)開發(fā)的高科技智能產(chǎn)品，集通訊、娛樂、學(xué)習(xí)、互動(dòng)于一身。她可以通過云語音識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，對(duì)于生活類和學(xué)習(xí)類的語音控制指令，例如百科查詢、互動(dòng)問答、天氣查詢、計(jì)算、翻譯、歌曲點(diǎn)播、早教學(xué)習(xí)等指令有準(zhǔn)確的響應(yīng)。她準(zhǔn)確識(shí)別用戶發(fā)出的自然語言，通過云計(jì)算服務(wù)器來匹配用戶的問題答案，進(jìn)行響應(yīng)。她具有非常好的交互體驗(yàn)，在云端服務(wù)器無法匹配到答案的時(shí)候，還能通過自主學(xué)習(xí)來達(dá)到自我成長(zhǎng)的目的，實(shí)現(xiàn)初步的人工智能。

　　方案方塊圖

智能互動(dòng)學(xué)習(xí)機(jī)器人方案框圖