48 V:n virranhallinta ja tarkkuusanturit humanoidiroboteille

Allegro MicroSystems julkaisee uusia 48 V:n tehoarkkitehtuureja ja tarkkuusliikeantureita, jotka on kehitetty fyysisen tekoälyn (Physical Artificial Intelligence, PAI) sovelluksiin. Integroidut ratkaisut on suunniteltu ratkaisemaan koko-, paino- ja turvallisuusrajoituksia humanoidirobotiikassa sekä ihmisen ja robotin yhteistyöympäristöissä.

48 V:n virtalähteiden integroinnin edistäminen ahtaissa arkkitehtuureissa
Humanoidirobotit hyödyntävät yhä useammin 48 V:n väyläarkkitehtuureja johdotuksen massan minimoimiseksi ja resistiivisten häviöiden vähentämiseksi koko mekaanisessa rakenteessaan. Suurempien jännitteiden turvallinen alentaminen ahtaissa tiloissa asettaa kuitenkin merkittäviä lämpö- ja tilahaasteita. A81481-virranhallintapiiri (PMIC) ratkaisee tämän teknisen pullonkaulan hallitsemalla virta- ja turvallisuustoimintoja suoraan 48 V:n väylästä, mikä poistaa ulkoisten esisäätimien tarpeen.

6 × 6 mm:n kokoiseen koteloon pakattu PMIC sisältää kaksi jännitettä alentavaa hakkurisäädintä (buck-säädintä), viisi pienen jännitehäviön (LDO) lähtöä sekä ASIL-D-yhteensopivan kolmipiirisen vahtikoira-diagnostiikkajärjestelmän. Tämä suora virranhallinta-arkkitehtuuri syöttää hajautettuja anturiryhmiä, yksinkertaistaa piirilevyjen reititystä ja vähentää järjestelmän kokonaispinta-alaa sekä osaluettelon (BOM) kustannuksia noin 50 prosenttia.

Suuren vääntömomentin nivelten tarkkuuden ja magneettisten häiriöiden ratkaiseminen
Robottien olkapäissä, lonkissa ja polvissa sijaitsevat suuren vääntömomentin toimilaitteet vaativat erittäin tarkkaa paikannusta jatkuvassa mekaanisessa rasituksessa. Induktiiviset A17802- ja A17803-asentoanturit ylläpitävät mittausluotettavuutta sietämällä ilmavälin vaihteluita sirulle integroidun kompensoinnin ja edistyneiden suodatusalgoritmien avulla. Niiden luontainen immuniteetti hajakentille poistaa raskaiden ja tilaa vievien magneettisuojausten tarpeen, mikä optimoi nivelen painoa entisestään. Tiukasti rajoitettuihin toimilaitemalleihin sopiva A17803 on pakattu ultrakompaktiin QFN-koteloon.

Mikronivelten näppäryys robottien päätelaitteissa
Robottikäsien ja -sormien mikronivelten manipuloinnin tukemiseksi tuotevalikoima hyödyntää puolijohdeteknologioita kompaktina vaihtoehtona perinteisille lankakäämityille resolvereille ja optisille antureille (enkoodereille). CT310-TMR-kulma-anturi (Tunneling Magnetoresistance) tarjoaa alle asteen kulmatarkkuuden 2 × 2 mm:n DFN-kotelossa ja kestää erinomaisesti epäpuhtauksia, mekaanisia iskuja sekä heittovirheitä. Sen rinnalla A33023 Hall-ilmiöanturi tarjoaa matalan viiveen prosessoinnin ja konfiguroitavat digitaaliset lähdöt, jotka tukevat tiukkaa toiminnallisen turvallisuuden diagnostiikkaa.

Sarcomere Dynamics Inc. integroi parhaillaan näitä liikeohjaimia ja virranhallintapiirejä Scorpion-robottitarttujaansa.

"Tarkka liikkeenhallinta, täsmällinen mittaus ja tehokas virranhallinta ovat välttämättömiä edistyneissä robottimanipulaatioissa", toteaa Sarcomere Dynamics Inc:n toimitusjohtaja Harpal JS Mandaher. "Aiomme jatkaa tätä yhteistyötä seuraavan sukupolven ARTUS Dex -projektissamme. Kyseessä on 24 vapausasteen robottikäsi, joka on suunniteltu tarjoamaan lähes ihmismäistä näppäryyttä edistyneissä fyysisen tekoälyn sovelluksissa."

"Kiinteissä teollisuusroboteissa paino ja koko ovat pienempiä rajoitteita, sillä niissä voidaan käyttää paksuja kaapeleita, suuria ulkoisia taajuusmuuttajia ja nestejäähdytysjärjestelmiä", huomauttaa Andreas Friedrich, Allegro MicroSystemsin teknologia- ja strategiajohtaja. "Autonomisissa humanoidiroboteissa, joilla on yli 30 vapausastetta, jokainen gramma ja millimetri on ratkaiseva. Yhdistämällä 48 V:n virranhallinnan, vankat ohjaimet sekä kompaktit induktiiviset ja TMR-anturit tarjoamme integroituja teknologian rakennuspalikoita, jotka on suunniteltu maksimoimaan vääntömomentti ja hallitsemaan tiukkoja mekaanisia toleransseja."

Lisäkonteksti
Tässä osiossa kuvataan tarkemmin teknisiä eritelmiä ja kilpailullista vertailuanalyysia, jotka eivät sisälly alkuperäiseen lehdistötiedotteeseen.

Autonomisen robotiikan alalla siirtyminen 48 V:n virranjakeluun on vakiintumassa kehittäjien keskuudessa teho-painosuhteiden optimoimiseksi. Allegron A81481 PMIC kilpailee Texas Instrumentsin ja Analog Devicesin pitkälle integroitujen 48 V:n buck-ohjaimien ja virranhallintaratkaisujen kanssa. Vaikka kilpailijat keskittyvät usein erittäin tehokkaisiin GaN-integroituihin ratkaisuihin moottorikäytöissä, Allegron suora ASIL-D-turvadiagnostiikan integrointi yhdessä kahden buck- ja LDO-lähdön kanssa on suunnattu erityisesti ihmisten lähellä toimivan yhteistyörobotiikan tiukkoihin toiminnallisen turvallisuuden vaatimuksiin.

Kulma-asennon tunnistuksessa XtremeSense TMR -teknologia kilpailee suoraan Melexisin ja Infineon Technologiesin TMR-antureiden kanssa. Magneettisten hajakenttien sietämisestä on tullut robottien nivelantureiden ensisijainen mittapuu. Allegron integroima ilmavälien vaihteluiden kompensointi suoraan sirulla tarjoaa mitattavissa olevan edun vähentämällä kalibrointiaikaa robottien kokoonpanon aikana verrattuna perinteisiin optisiin antureihin, jotka vaativat puhtaita käyttöympäristöjä ja erittäin tarkkaa mekaanista kohdistusta.

Toimittanut Aishwarya Mambet, Induportals-toimittaja, tekoälyn avustuksella.

www.allegromicro.com