【導讀】如今，機器人已引入工業設施，用於幫助提高生產力，提升效率。在工業 4.0 向工業 5.0 guodudejinchengzhong，gongyezhizaoshangyizhizaijijiliyongrengongzhinengdengxianjinjishu，nulitigaojingzhengli
，tongshijujiaoyirenweibendecelvehekechixufazhan。qiyeweilezhuiqiugenggaodexiaolvhezhiliang，fenfenxunqiuzengqiangrenjijiaohu，zheyiqushidadacujinlezizhuyidongjiqiren (AMR) 的廣泛應用。

如今
，機器人已引入工業設施，用於幫助提高生產力，提升效率。在工業 4.0 向工業 5.0 guodudejinchengzhong
，gongyezhizaoshangyizhizaijijiliyongrengongzhinengdengxianjinjishu，nulitigaojingzhengli
，tongshijujiaoyirenweibendecelvehekechixufazhan。qiyeweilezhuiqiugenggaodexiaolvhezhiliang，fenfenxunqiuzengqiangrenjijiaohu
，zheyiqushidadacujinlezizhuyidongjiqiren (AMR) 的廣泛應用。

AMR 需(xu)要(yao)綜(zong)合(he)的(de)軟(ruan)硬(ying)件(jian)係(xi)統(tong)，才(cai)能(neng)與(yu)現(xian)代(dai)製(zhi)造(zao)或(huo)倉(cang)儲(chu)設(she)施(shi)中(zhong)的(de)操(cao)作(zuo)員(yuan)協(xie)同(tong)工(gong)作(zuo)。機(ji)器(qi)人(ren)會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)衝(chong)擊(ji)力(li)且(qie)移(yi)動(dong)速(su)度(du)較(jiao)快(kuai)，因(yin)此(ci)可(ke)能(neng)會(hui)帶(dai)來(lai)一(yi)定(ding)的(de)風(feng)險(xian)
，例(li)如(ru)在(zai)意(yi)外(wai)碰(peng)撞(zhuang)中(zhong)導(dao)致(zhi)工(gong)人(ren)受(shou)傷(shang)。我(wo)們(men)必(bi)須(xu)謹(jin)慎(shen)管(guan)控(kong)此(ci)類(lei)風(feng)險(xian)，不(bu)僅(jin)要(yao)製(zhi)定(ding)相(xiang)關(guan)的(de)操(cao)作(zuo)流(liu)程(cheng)
，還(hai)要(yao)注(zhu)重(zhong)機(ji)器(qi)人(ren)本(ben)身(shen)的(de)設(she)計(ji)。

圖 1：如今的機器人在現代工廠中與操作員協同工作

如何設計出能安全有效地與人類協作的 AMR 係統，需要考慮哪些關鍵要素？本文進行了探討。我們將分析安森美 (onsemi) 的先進解決方案如何作為 AMR 子係統的基本構建模塊，為設計人員提供了既提高生產力又不影響安全性的有力工具。

自動化與人類並肩成長 

工業機器人的廣泛應用始於 20 世紀 60 年代的計算機時代。過去二十年來
，數字技術進步催生了能夠在複雜環境中導航並與團隊合作完成任務的協作型移動機器人。

隨著工業自動化從工業 4.0 向工業 5.0 發展，人機交互水平將進一步推動對 AMR 的需求。

AMR 成本效益高、易於部署，並且可以與操作員協同工作
，實現比單獨工作更好的效果。例如，協作機器人在速度
、zhunquexingheyizhixingshangbiaoxianchuse，chengweihanjiehezhuangpeixiangongzuodengzhongfuxingrenwudelixiangxuanze
，congershigongrenkeyizhuanzhuyuxuyaogenggaorenzhijinengdegengfuzarenwu。

傳統的固定機器人可以與人物理分隔開來
，以防止人員受傷，在引入了共享工作空間的概念後，新的挑戰隨之而來。AMR 必bi須xu能neng夠gou感gan知zhi突tu如ru其qi來lai的de外wai力li並bing在zai必bi要yao時shi快kuai速su停ting止zhi運yun動dong。盡jin管guan在zai工gong作zuo場chang所suo與yu人ren和he物wu體ti發fa生sheng碰peng撞zhuang難nan以yi避bi免mian
，但dan機ji器qi人ren必bi須xu能neng夠gou減jian少shao衝chong擊ji以yi防fang止zhi人ren員yuan受shou傷shang和he物wu品pin損sun壞huai。對dui此ci，機ji器qi人ren設she計ji師shi可ke以yi利li用yong傳chuan感gan技ji術shu和he視shi覺jiao係xi統tong的de進jin步bu來lai克ke服fu這zhe些xie挑tiao戰zhan，並bing將jiang機ji器qi人ren的de力li量liang和he精jing度du與yu人ren的de創chuang造zao性xing問wen題ti解jie決jue能neng力li更geng緊jin密mi地di結jie合he起qi來lai。

AMR 中的關鍵子係統 

AMR 使用多個傳感器、人工智能和先進算法與環境交互，從而做出決策
、檢測障礙物並與操作員和其他機器安全協作。

下方的功能框圖（圖 2）展示了 AMR 係統的典型設計，其中的基本子係統包括運動控製、傳感、照明
、電源、充電及通信。

在本文中，我們將重點關注傳感、電機控製和照明子係統。

圖 2：AMR 係統的典型設計

傳感子係統 

傳感器使機器人能夠適應所在的操作環境
，並根據實時數據做出決策。傳感器有多種類型
，包括成像、超聲波
、紅外、電dian感gan和he慣guan性xing傳chuan感gan器qi，旨zhi在zai增zeng強qiang機ji器qi人ren的de導dao航hang能neng力li和he安an全quan性xing。為wei應ying對dui裝zhuang載zai坡po道dao等deng複fu雜za環huan境jing
，可ke能neng需xu要yao用yong到dao多duo種zhong不bu同tong類lei型xing的de傳chuan感gan器qi，此ci時shi就jiu需xu要yao通tong過guo傳chuan感gan器qi融rong合he來lai合he並bing多duo個ge傳chuan感gan器qi的de數shu據ju。

安森美 AR0234CS 是一款先進的全局快門圖像傳感器，可生成非常清晰、銳利的數字圖像。這款傳感器經過優化，采用了創新的像素設計，能夠以每秒 120 幀的速度準確
、快速地捕捉移動場景，並在弱光和強光場景下產生清晰的低噪點圖像。AR0234CS 能夠捕獲視頻流和單幀，是 AMR 等廣泛工業應用的理想選擇。

AR0234C 隻是安森美眾多先進的傳感器之一，安森美廣泛的產品組合中還包括 ARRAYRDM-0112A20-QFN

，這是一款用於單點 LiDAR 係統的準一站式解決方案。NCV75215 超聲波傳感器采用低成本的 ToF 測量技術，測量範圍為 0.25 米至 4.5 米，是 AMR 應用的明智之選。

運動控製子係統 

機器人必須能夠進行重複且精確的運動。大多數運動部件（包括機械臂和牽引係統）都依賴於由複雜算法控製的無刷直流 (BLDC) 電機。通常，BLDC 由變頻驅動器 (VFD) 控製，後者使用 MOSFET、IGBT
、柵極驅動器和二極管等分立元件。功率集成模塊 (PIM) 和智能功率模塊 (IPM) 提供更高的集成度，減少了元器件數量並節省了空間。

安森美提供眾多分立元件和模塊，其中包括 NCD83591 電機驅動器，這是一款易於使用的 60 V 多用途三相柵極驅動器
，具有高增益帶寬電流檢測放大器，非常適合機器人電機控製。這款柵極驅動器采用小型 QFN28（4x4 毫米）封裝，具有高集成度
，特別適合 BOM 整體優化。

安森美提供的電感式位置傳感器 NCS3210 和 NCV77320，用於運動控製係統，以測量車輪或其他運動部件的旋轉。

照明子係統

照明技術用於照亮通路，幫助 AMR 導航和操作，並通過發信號和指示燈來表明自身的狀態和意圖
，從而與其他人員和設備進行通信。選擇 LED 照明技術的原因在於它在亮度
、色溫和功耗方麵的表現出色。LED 照明解決方案可以使用多種組件來構建，包括但不限於 LED 驅動器、降壓或升壓轉換器和功率 MOSFET。

LED 控製器和驅動器組件負責監控 LED 內的電流，使 LED 發出特定強度和波長的光線。LED 驅動電路使用高邊和低邊功率 MOSFET 來導通或關斷 LED 電流，並保護 LED 免受過壓和過電流條件的影響，從而確保 LED 驅動電路的穩定性。NCV7685 具有 12 個線性可編程恒流源
，使用相同的基準電壓，支持 128 個不同的可調 PWM 占空比級別。這款線性 LED 驅動器用於 LED 的調節和控製，非常適合 AMR 和汽車應用。

安森美對機器人技術的全麵支持 

機ji器qi人ren應ying用yong日ri新xin月yue異yi
，誰shui率lv先xian推tui出chu機ji器qi人ren創chuang新xin解jie決jue方fang案an
，誰shui就jiu有you望wang獲huo得de豐feng厚hou回hui報bao。安an森sen美mei深shen知zhi企qi業ye客ke戶hu在zai當dang前qian瞬shun息xi萬wan變bian的de市shi場chang中zhong所suo麵mian臨lin的de挑tiao戰zhan，以yi我wo們men深shen厚hou的de技ji術shu能neng力li和he專zhuan業ye知zhi識shi，為wei市shi場chang提ti供gong傾qing力li支zhi持chi。

安森美在傳感和機器人技術方麵具有領先優勢，這得益於我們強大的全球基礎設施，以及我們在設計、製造和解決方案工程方麵的實力。我們廣泛的產品組合中涵蓋了各種技術，例如 BLDC 電機控製套件
、電池充電和電源轉換解決方案、傳感器融合解決方案、通信解決方案和 LED 照zhao明ming驅qu動dong器qi等deng。安an森sen美mei在zai工gong業ye和he汽qi車che市shi場chang擁yong有you深shen厚hou的de知zhi識shi
，能neng夠gou為wei客ke戶hu提ti供gong係xi統tong級ji支zhi持chi
，同tong時shi為wei機ji器qi人ren係xi統tong提ti供gong靈ling活huo且qie可ke擴kuo展zhan的de產chan品pin和he解jie決jue方fang案an。

結論 

butongyuyiwangyurenfengekaidejiqiren，zuixinyidaidejiqirenbixunenggouanquandiyurenxiezuobingfangzhirenyuanshoushanghewupinsunhuai。xinyidaijiqirenjiejuefanganzhengzaigaibianzhongduoxingye
，baokuozhizaoye
、電子商務
、醫(yi)療(liao)衛(wei)生(sheng)和(he)運(yun)輸(shu)業(ye)，這(zhe)些(xie)行(xing)業(ye)麵(mian)對(dui)巨(ju)大(da)的(de)競(jing)爭(zheng)壓(ya)力(li)
，必(bi)須(xu)在(zai)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)同(tong)時(shi)，保(bao)障(zhang)質(zhi)量(liang)和(he)安(an)全(quan)不(bu)受(shou)影(ying)響(xiang)。新(xin)一(yi)代(dai)靈(ling)活(huo)且(qie)可(ke)定(ding)製(zhi)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)旨(zhi)在(zai)與(yu)人(ren)一(yi)起(qi)協(xie)作(zuo)，執(zhi)行(xing)有(you)精(jing)確(que)度(du)要(yao)求(qiu)的(de)重(zhong)複(fu)性(xing)任(ren)務(wu)，幫(bang)助(zhu)人(ren)轉(zhuan)而(er)專(zhuan)注(zhu)於(yu)更(geng)高(gao)價(jia)值(zhi)的(de)活(huo)動(dong)。
（作者：Theo Kersjes，安森美係統工程經理）

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