Zasilanie 48 V i precyzyjne czujniki dla robotów humanoidalnych

Allegro MicroSystems wprowadza na rynek nowe architektury zasilania 48 V oraz precyzyjne czujniki ruchu opracowane z myślą o aplikacjach fizycznej sztucznej inteligencji (PAI). Zintegrowane rozwiązania mają na celu przezwyciężenie ograniczeń związanych z rozmiarem, wagą i bezpieczeństwem w robotyce humanoidalnej oraz środowiskach współpracy człowieka z robotem.

Rozwój integracji zasilania 48 V w architekturach o ograniczonej przestrzeni
Roboty humanoidalne coraz częściej wykorzystują architektury magistrali 48 V, aby zminimalizować masę okablowania i zmniejszyć straty rezystancyjne w całych swoich strukturach mechanicznych. Jednak bezpieczne obniżanie wyższych napięć na ograniczonych przestrzeniach stanowi poważne wyzwanie termiczne i przestrzenne. Układ scalony zarządzania zasilaniem (PMIC) A81481 rozwiązuje ten problem inżynieryjny, zarządzając funkcjami zasilania i bezpieczeństwa bezpośrednio z magistrali 48 V, eliminując tym samym potrzebę stosowania zewnętrznych przedregulatorów.

Zapakowany w obudowę o wymiarach 6 × 6 mm, układ PMIC integruje dwa regulatory obniżające napięcie (buck), pięć wyjść o niskim spadku napięcia (LDO) oraz zgodny z normą ASIL-D trójobwodowy system diagnostyczny typu watchdog. Ta architektura bezpośredniego zarządzania zasilaniem dostarcza energię do rozproszonych grup czujników, upraszcza prowadzenie ścieżek na płytkach drukowanych oraz zmniejsza całkowity rozmiar systemu i koszty materiałowe (BOM) o około 50 procent.

Rozwiązanie problemu dokładności przegubów o wysokim momencie obrotowym i zakłóceń magnetycznych
Siłowniki o wysokim momencie obrotowym umieszczone w ramionach, biodrach i kolanach robotów wymagają wysoce precyzyjnego pozycjonowania przy stałym obciążeniu mechanicznym. Indukcyjne czujniki położenia A17802 i A17803 utrzymują niezawodność pomiarów, tolerując zmiany szczeliny powietrznej dzięki kompensacji na poziomie układu (on-chip) oraz zaawansowanym algorytmom filtrowania. Ich wrodzona odporność na rozproszone pola magnetyczne eliminuje konieczność stosowania ciężkich, zajmujących dużo miejsca osłon magnetycznych, co dodatkowo optymalizuje wagę przegubu. Aby dopasować się do projektów siłowników o dużych ograniczeniach przestrzennych, model A17803 umieszczono w ultrakompaktowej obudowie QFN.

Zręczność mikrozłączy dla robotycznych efektorów końcowych
W celu wsparcia manipulacji mikrozłączami w dłoniach i palcach robotów, portfolio wykorzystuje technologie półprzewodnikowe jako kompaktową alternatywę dla tradycyjnych rezolwerów drutowych i enkoderów optycznych. Kątowy czujnik magnetorezystancji tunelowej (TMR) CT310 zapewnia dokładność kątową poniżej jednego stopnia w obudowie DFN o wymiarach 2 × 2 mm, oferując wysoką odporność na zanieczyszczenia, wstrząsy mechaniczne i błędy bicia. Oprócz niego czujnik z efektem Halla A33023 oferuje przetwarzanie o niskich opóźnieniach oraz możliwość konfiguracji wyjść cyfrowych w celu wsparcia rygorystycznej diagnostyki bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Sarcomere Dynamics Inc. integruje te kontrolery ruchu i układy scalone zasilania w swoim chwytaku zrobotyzowanym Scorpion.

„Precyzyjne sterowanie ruchem, dokładne pomiary i wydajne zarządzanie zasilaniem są niezbędne do zaawansowanych manipulacji robotycznych” — stwierdził Harpal JS Mandaher, dyrektor generalny Sarcomere Dynamics Inc. „Planujemy kontynuować tę współpracę przy naszej nowej generacji ARTUS Dex, 24-stopniowej dłoni robota zaprojektowanej w celu zapewnienia niemal ludzkiej zręczności w zaawansowanych zastosowaniach fizycznej sztucznej inteligencji”.

„W stacjonarnych robotach przemysłowych waga i rozmiar stanowią mniejsze ograniczenie, ponieważ można w nich zastosować kable o dużym przekroju, duże napędy zewnętrzne i systemy chłodzenia cieczą” — zauważył Andreas Friedrich, starszy dyrektor ds. technologii i strategii w Allegro MicroSystems. „W autonomicznych robotach humanoidalnych o ponad 30 stopniach swobody liczy się jednak każdy gram i każdy milimetr. Łącząc zarządzanie zasilaniem 48 V, solidne sterowniki oraz kompaktowe czujniki indukcyjne i TMR, dostarczamy zintegrowane bloki technologiczne zaprojektowane tak, aby maksymalizować moment obrotowy i kontrolować ścisłe tolerancje mechaniczne”.

Dodatkowy kontekst
Ta sekcja zawiera szczegółowe specyfikacje techniczne i analizę konkurencji, które nie znalazły się w oryginalnej informacji prasowej.

W sektorze autonomicznej robotyki przejście na dystrybucję zasilania 48 V staje się standardem wśród deweloperów dążących do optymalizacji stosunku mocy do wagi. Układ PMIC Allegro A81481 konkuruje z wysoce zintegrowanymi 48-woltowymi kontrolerami obniżającymi napięcie (buck) oraz rozwiązaniami do zarządzania zasilaniem od Texas Instruments i Analog Devices. Podczas gdy konkurenci często skupiają się na wysokowydajnych, zintegrowanych rozwiązaniach GaN dla napędów silnikowych, bezpośrednia integracja diagnostyki bezpieczeństwa ASIL-D firmy Allegro obok podwójnych wyjść buck i LDO jest ukierunkowana w szczególności na rygorystyczne wymagania bezpieczeństwa funkcjonalnego robotyki współpracującej z ludźmi.

W zakresie wykrywania położenia kątowego, technologia XtremeSense TMR konkuruje bezpośrednio z czujnikami TMR firm Melexis i Infineon Technologies. Odporność na rozproszone pola magnetyczne stała się głównym punktem odniesienia dla enkoderów przegubów robotycznych. Zintegrowana przez firmę Allegro kompensacja wewnątrz układu dotycząca różnic w szczelinach powietrznych zapewnia wymierną przewagę, skracając czas kalibracji podczas montażu robotów w porównaniu do tradycyjnych enkoderów optycznych, które wymagają czystego środowiska pracy i bardzo precyzyjnego wyrównania mechanicznego.

Edytowane przez Aishwarya Mambet, redaktorkę Induportals, z pomocą AI.

www.allegromicro.com