近年來(lái)工業(yè)機器人供應量在大多數行業(yè)都呈現出上漲的態(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在兩個(gè)方面：一是與人的溝通協(xié)作；二是在復雜環(huán)境下代替人的部分工作。

 

機器人（robot）一詞，最早出現在1920年捷克科幻作家恰配克的《羅索姆的萬(wàn)能機器人》中，原文作“Robota”，后來(lái)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(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機械半人性、自動(dòng) 性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機器。”

 

國際機器人聯(lián)合會(huì )將機器人分為兩類(lèi)，工業(yè)機器人和服務(wù)機器人。工業(yè)機器人是“一種應用于工業(yè)自動(dòng)化的， 含有三個(gè)及以上的可編程軸的、自動(dòng)控制的、可編程的、多功能執行機構，它可以是固定式的或移動(dòng)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(lèi)健康的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設備”。從定義可見(jiàn)，分類(lèi)的標準是機器人的應用場(chǎng)合。

 

一般的機器人都由機械結構、控制驅動(dòng)系統、感知系統、交互系統等部分組成。

 

圖1 一般機器人的系統構成

 

未來(lái)產(chǎn)業(yè)與服務(wù)應用相結合的世界機器人市場(chǎng)必將成為一種趨勢，為了迎合市場(chǎng)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，驅動(dòng)部分采用的是Toshiba TMPM375FSDMG 芯片，實(shí)現 FOC 適量控制。

 

 

 

1、功能框圖

 

 

2、功能描述

 

① RK3288 最小系統
 

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(shí)現通過(guò)遙控器控制偏航角的方式控制機器人的運動(dòng)方向
 

② 可控制機器人的速度和運動(dòng)距離

 

3、重要特征

 

① 采用九軸傳感器，通過(guò)姿態(tài)算法來(lái)完成機器人的運動(dòng)控制

 

② 機器人驅動(dòng)板采用的是Toshiba TMPM375FSDMG，實(shí)現 FOC 適量控制

 

 

Bluetooth® Low Energy （BLE）控制的機器人參考設計采用FRDM-KW40板和Pololu Zumo機器人開(kāi)發(fā)，并且可以通過(guò)手機APP控制。BLE控制的機器人基于KineTIs KW40Z片上系統（SOC），該系統包括一個(gè)ARM® Cortex® M0+處理器，并配有面向BLE和802.15.4的2.4 GHz無(wú)線(xiàn)電。它采用HID over GATT配置文件實(shí)施，用作人機接口設備。該軟件提供的特性包括：BLE數據到手機app的傳輸、電機控制和電池監測，等等。

 

1、低功耗藍牙控制的機器人系統框圖

 

 

2、低功耗藍牙控制的機器人參考設計特性

 

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(kāi)發(fā)工具包（SDK）開(kāi)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外設的驅動(dòng)、連接堆棧、中間件、實(shí)時(shí)操作系統以及應用示例，旨在簡(jiǎn)化和加快基于Kinetis微控制器的應用開(kāi)發(fā)。

 

3、支持器件

 

KW40Z： Kinetis® KW40Z-2.4 GHz雙模式：BLE和802.15.4無(wú)線(xiàn)連接微控制器（MCU），基于A(yíng)RM® Cortex®-M0+內核

 

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具備Bluetooth® Smart/Bluetooth® Low Energy （BLE） v4.1和IEEE® 802.15.4-2011射頻連接。應用包括便攜式醫療設備、可穿戴的運動(dòng)和健身設備、AV遙控器、電腦鍵盤(pán)和鼠標、游戲控制器、門(mén)禁、安防系統、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，硬件安全和外圍設備，優(yōu)化后滿(mǎn)足目標應用的要求。KW40Z擁有足夠的片上內存，可為多模應用 同時(shí)運行Bluetooth Low Energy協(xié)議棧和IEEE 8021.5.4 MAC/PHY。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AES-128加速器（AESA），真隨機數發(fā)生器（TRNG）

 

 

 

 

在危險環(huán)境中的應用和成為人們工作生活的助手是未來(lái)機器人發(fā)展的兩大趨勢。當然了，要讓機器人真的像人一樣工作，成為人的助手，還具有相當大的挑戰性。

 

首先，需要解決機器人在復雜環(huán)境中的運動(dòng)能力。其次，提升感知和決策能力。對無(wú)人車(chē)來(lái)說(shuō)，速度快是主要特點(diǎn)之一。如何在高速運動(dòng)時(shí)，對時(shí)刻變化的環(huán)境做出合適的反應，決定了無(wú)人車(chē)的安全性，也是無(wú)人車(chē)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(lèi)，人類(lèi)的感知具有極強的選擇性，先前景后背景、先動(dòng)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雜環(huán)境中發(fā)現目標。這種能力是非常值得機器人研究和效仿的。

 

總之，近年來(lái)市場(chǎng)對機器人的需求持續攀升，各國政府、相關(guān)研究機構和企業(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)展呈現良好態(tài)勢。而機器人技術(shù)中的高精尖問(wèn)題，更激發(fā)著(zhù)全球眾多優(yōu)秀的機器人研發(fā)團隊不斷創(chuàng )新，開(kāi)拓進(jìn)取。在未來(lái)，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。