【導讀】隨著傳感器和電子器件技術的突飛猛進，移動機器人領域正在快速發(fā)展。工程師們通過融合新技術，推動了移動機器人生態(tài)系統(tǒng)在多個層面的持續(xù)演進。以下重要發(fā)展趨勢驅(qū)動著處理、電源、傳感器以及通信領域的革新。
隨著傳感器和電子器件技術的突飛猛進，移動機器人領域正在快速發(fā)展。工程師們通過融合新技術，推動了移動機器人生態(tài)系統(tǒng)在多個層面的持續(xù)演進。以下重要發(fā)展趨勢驅(qū)動著處理、電源、傳感器以及通信領域的革新。
邊緣處理
Arm?于20年前發(fā)布了Cortex?-M系列，而基于該系列產(chǎn)品的第一款微控制器在兩年后進入市場。基于Arm Cortex的微控制器憑借低功耗運行、卓越的性能以及創(chuàng)新外設等廣泛的功能，正推動行業(yè)向前發(fā)展。
恩智浦基于雙核Cortex-M33的新MCX N系列MCU
恩智浦最新的通用MCU MCX N系列是移動機器人領域的前沿產(chǎn)品。這些微控制器將神經(jīng)處理單元(NPU)整合至微控制器級別，從而助力機器學習(ML)加速。eIQ? Neutron NPU為各類神經(jīng)網(wǎng)絡提供了強大支持，包括CNN、RNN、TCN、變壓器網(wǎng)絡等，為行業(yè)開辟了新的可能性。
隨著微處理器技術的飛速發(fā)展，邊緣計算的能力也在不斷提升。恩智浦的新i.MX 9系列微處理器就是一個典范，它不僅集成了eIQ Neutron NPU，還搭載了一系列強大的外設。在汽車和工業(yè)移動機器人領域，功能安全已成為核心考慮要素?；诠δ馨踩?FuSa)原則設計的微處理器，能夠確保機器人系統(tǒng)的運行更加安全可靠。
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電源
氮化鎵(GaN)技術的商業(yè)應用，以其卓越的高性能和能效提升，已經(jīng)在電力電子領域引發(fā)了一場革命性的變革。
移動機器人的電機驅(qū)動器正變得更加小巧高效，這不僅延長了電池使用壽命，還降低了熱管理需求。
GaN在開關式功率轉(zhuǎn)換器中同樣大放異彩，其器件的迅速開關能力有助于提升電源轉(zhuǎn)換器頻率，工程師能夠設計出體積更小、成本更低的電感和電容。
電機驅(qū)動器開發(fā)套件
一批激動人心的電池化學材料逐步進入市場，并迅速實現(xiàn)量產(chǎn)。盡管鋰聚合物電池在電源密度方面仍占據(jù)領先地位，但新興的電池技術在其他關鍵領域展現(xiàn)出巨大潛力。鈉離子電池雖然在能量密度上可能不及鋰電池，但它基于天然金屬，資源更豐富。鋰資源的劣勢在于分布不均、成本高昂、對環(huán)境影響較大。而鈉資源在海水中廣泛存在，易于獲取。鈉離子電池不需要使用鈷、鎳或銅便可形成偏鐵酸鈉等化學物質(zhì)，這不僅降低了成本，還提高了材料的可獲得性。目前，主流電池廠商正投入巨資提升鈉離子電池的產(chǎn)能，這將有助于降低電池的成本，進一步減少移動機器人的制造成本，并為那些對體積能量密度要求不高的應用提供更長的運行時間。
傳感器
眾多移動機器人平臺極度依賴視覺技術。如前所述，配備了NPU的微控制器和微處理器支持圖像實時推理和分類，極大地增強了機器人對周圍環(huán)境的感知能力。
移動機器人與機器視覺
GaN器件產(chǎn)生的超快脈沖為激光雷達帶來了更迅速、分辨率更高的3D深度映射能力。伴隨著同步定位與映射(SLAM)算法的不斷進步，機器人導航系統(tǒng)正迎來巨大的飛躍。此外，工程師們正將機器學習技術應用于3D數(shù)據(jù)處理中，以提升機器人的感知及決策水平。
隨著機器人對環(huán)境的態(tài)勢感知能力增強，其在非受限環(huán)境中的自主性和操作能力也將得到顯著提升。
通信與連接
在移動機器人的發(fā)展旅程中，通信和連接技術扮演了不可或缺的角色。得益于無線技術的最新進展，機器人如今能夠與其他設備、系統(tǒng)乃至人類實現(xiàn)無縫的通信。集成了Wi-Fi、藍牙和5G網(wǎng)絡的機器人，不僅能夠遠程操控，還能實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸和無線更新，這大大提升了它們的靈活性和適應力。
5G網(wǎng)絡具有低延遲和高帶寬，在全球范圍內(nèi)得到了快速推廣。這項技術為移動機器人技術的發(fā)展開辟了新天地。機器人現(xiàn)在可以依托云計算，不僅能完成復雜的數(shù)據(jù)處理和決策等資源密集型任務，還能保持實時響應能力。
網(wǎng)狀網(wǎng)絡和群體機器人技術正在徹底革新多機器人之間的協(xié)作方式。通過構(gòu)建臨時網(wǎng)絡，機器人能夠?qū)崿F(xiàn)相互通信和協(xié)調(diào)，共享信息和任務，以達成共同的目標。這種能力讓機器人群體能夠在多種場景下部署，包括搜救、環(huán)境監(jiān)測和大規(guī)模物流等。
同時，采用MQTT和CoAP等物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的機器人，進一步加強了與其他聯(lián)網(wǎng)設備和系統(tǒng)的集成。
開創(chuàng)未來：移動機器人引領創(chuàng)新之路
在邊緣處理、電源、傳感器和通信技術創(chuàng)新的強勁推動下，移動機器人產(chǎn)業(yè)正迅猛發(fā)展。微控制器和微處理器中添加神經(jīng)處理單元，GaN器件實現(xiàn)突破以及新興電池化學材料的應用，正將移動機器人推向更高的能效、智能化和自主性。
同時，視覺系統(tǒng)的升級、SLAM算法的精進以及無線連接技術的進步，都極大地提升了機器人對環(huán)境的感知和團隊協(xié)作的能力。這些趨勢不斷深入影響行業(yè)，我們預見移動機器人將變得更加通用、適應性更強，并融入我們生活的方方面面，從根本上重塑行業(yè)格局，改變我們的生活和工作方式。
（來源：恩智浦半導體，作者：Altaf Hussain，恩智浦半導體運輸與移動細分市場市場總監(jiān)）
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