自主移動機(jī)器人（AMR）是一種復(fù)雜的系統(tǒng)，與自動駕駛汽車有許多共同之處--它們需要感知、電機(jī)驅(qū)動、電源轉(zhuǎn)換、照明和電池管理。也許最大的挑戰(zhàn)是將這些子系統(tǒng)整合到一個最終產(chǎn)品中--由于需要集成來自不同供應(yīng)商的不同子系統(tǒng)，這一挑戰(zhàn)變得更加困難。

本文將探討AMR的復(fù)雜世界，并考慮選擇由一家解決方案提供商來負(fù)責(zé)AMR所有關(guān)鍵方面的設(shè)計(jì)——其優(yōu)勢包括降低設(shè)計(jì)/集成風(fēng)險和縮短上市時間。

自動導(dǎo)引車（AGV）主要在室內(nèi)運(yùn)行，并按照預(yù)先確定的路線行駛（通常使用地面上的線條作為引導(dǎo)），自主移動機(jī)器人（AMR）則要復(fù)雜得多，能夠在室內(nèi)和室外自由導(dǎo)航，而不必遵循預(yù)定義的路線。在這方面，它們類似于自動駕駛車輛，因?yàn)樗鼈儽仨氉R別并避開路徑上的障礙物，無論障礙物是靜止的還是移動的。

幾乎所有 AMR 的核心都是五個主要子系統(tǒng)，分別管理電源、運(yùn)動、感知、處理和照明。每個子系統(tǒng)本身都很復(fù)雜，設(shè)計(jì)起來往往具有挑戰(zhàn)性，同時也是 AMR 成功運(yùn)行的基礎(chǔ)。然而，集成往往是最大的挑戰(zhàn)--尤其是從不同供應(yīng)商處采購子系統(tǒng)或主要部件時。

要使 AMR 正常運(yùn)行，子系統(tǒng)之間的信息流和功率流至關(guān)重要，這意味著要有一個通用的接口和經(jīng)過測試可協(xié)同工作的部件，以消除兼容性問題。簡單來說，從一個解決方案供應(yīng)商處采購關(guān)鍵系統(tǒng)元件有助于降低開發(fā)風(fēng)險，縮短上市時間，并在競爭激烈的市場中保持領(lǐng)先地位。

構(gòu)建系統(tǒng)集成的 AMR

感知對于在自由空間中導(dǎo)航的自主移動機(jī)器人（AMR）至關(guān)重要，尤其是在沒有軌道或其他導(dǎo)航輔助設(shè)備可用的情況下。AMR必須能夠找到安全的路線，并處理路徑上的靜態(tài)和移動障礙物。為了克服天氣或照明條件的限制，并適應(yīng)不同的距離，會使用包括圖像傳感器、超聲波和激光雷達(dá)（LiDAR）在內(nèi)的多種技術(shù)。來自多個傳感器的數(shù)據(jù)會被整合，以便更好地了解周圍環(huán)境。這種技術(shù)被稱為傳感器融合，它提供了更好的可靠性、冗余性和安全性。

安森美（onsemi）一直是智能感知技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。安森美提供從VGA到4500萬像素的各種卷簾曝光和全局曝光圖像傳感器。這些傳感器在動態(tài)范圍方面具有業(yè)界先進(jìn)的性能，并具備如運(yùn)動喚醒和自動曝光控制等創(chuàng)新特性。除圖像傳感器之外，安森美還提供用于測距（LiDAR）的硅光電倍增管（SiPM）、超聲波傳感器、電感式傳感器以及支持到達(dá)角（AoA）和出發(fā)角（AoD）的Bluetooth?低功耗（BLE）技術(shù)微控制器，這些可以用于定位。

運(yùn)動控制 在 AMR 中非常重要。通常使用無刷直流（BLDC）電機(jī)，需要復(fù)雜的算法進(jìn)行精確控制。無刷直流電機(jī)驅(qū)動級需要許多元器件來正確控制。NCD83591三相柵極驅(qū)動器通過開啟和關(guān)閉功率開關(guān)來控制換相，非常適合用于電機(jī)控制子系統(tǒng)。

MOSFET 用作開關(guān)為電機(jī)繞組供電。安森美提供了一系列中壓 (MV) MOSFET 產(chǎn)品組合，包括最新的 PowerTrench? T10 MOSFET，是電機(jī)應(yīng)用的理想之選。 MOSFET 還可用于 AMR 內(nèi)的一般功率應(yīng)用。

與硅 MOSFET 相比，碳化硅 (SiC) MOSFET 具有更高的熱導(dǎo)率和十倍的擊穿電場強(qiáng)度。 這使得碳化硅元件能夠在相同材料厚度下承受更高的電壓。 當(dāng) AMR（例如自動叉車）變得越來越大時，電池電壓也會隨之升高，而基于 SiC 的系統(tǒng)則可提供更好的性能和更高的效率。

SiC MOSFET 的另一個優(yōu)勢是能夠在更高溫度下工作，從而簡化了散熱器設(shè)計(jì)。 更高的工作頻率可減小磁性元件的尺寸（和成本），從而縮小子系統(tǒng)的尺寸，有助于擴(kuò)大 AMR 的工作范圍。

電力輸送不僅對電機(jī)控制至關(guān)重要。系統(tǒng)還需要一個外部充電器，該充電器需要盡可能快且高效地為電池充電。AMR中的DC-DC電源樹使用開關(guān)模式電源（SMPS）和線性穩(wěn)壓器（LDO）來供應(yīng)邏輯和低壓電平。效率固然重要，但在整個電源架構(gòu)中部署適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施也同樣重要。安森美提供了一系列適用于AMR應(yīng)用的電子保險絲（eFuse）和SmartFET解決方案。