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机器人开发平台：英飞凌移动机器人（IMR）

借助英飞凌的机器人开发平台，在机器人开发方面取得领先优势，该平台由我们最先进的硬件和软件提供支持

概述

英飞凌移动机器人（简称 IMR）是一个机器人开发平台，展示了英飞凌为机器人应用提供的最新产品。无论您是购买一个特定的子系统/功能块，还是希望与英飞凌一起构建整个系统，我们都能为您提供强大、便捷、高效的硬件和软件解决方案。以下窗口将帮助您找到最适合您的专业水平的信息。

产品优势

  • 快速入门机器人技术
  • 缩短开发时间
  • 评估英飞凌机器人解决方案
  • 构建您自己的机器人

关于

主控及配电

5 V 输入电压主控制板充当大脑，是机器人的中央控制单元，处理所有必要的 CAN 通信。这包括向逆变器传输电机速度等信息，以及向传感器 LED 板传输灯光效果等信息。此外，实施的 SBUS 接口设计用于与 FrSky 遥控器一起使用，从而实现对机器人的真正下一级控制。所有这些功能均由基于Arm® Cortex® -M4 的英飞凌 XMC4700 144 MHz 微控制器实现，具有高达 2 MB 的闪存、352 kB 的 RAM、100 - 196 个引脚、6 个 CAN 节点、4 个 12 位 ADC、18 个输入通道、4 个并行采样和转换、6 通道 USIC（可配置为 SPI、UART、IIC、IIS）等等。

同时，配电解决方案可将电力转换并引导至需要去的地方，具有极低的功率损耗，并可对所有六个 5 V 输出侧通道进行电流测量。该解决方案采用四相交错降压转换器运行，可处理高达 80 V 的输入电压，还具有用于单独睡眠模式的电源控制器、具有诊断和保护功能的高端开关以及高速 CAN 收发器。

XMC4700 144 MHz 微控制器
马达控制

我们的电机控制解决方案有助于将“移动”放入“英飞凌移动机器人”（IMR）中。高效、小尺寸的解决方案控制着电机，使机器人能够移动并执行其需要执行的任务。英飞凌在该领域的专业知识最好地体现在我们的MOTIX™ IMD701A 完全可编程电机控制器上，该控制器结合了我们的 XMC1404 微控制器和MOTIX™ 6EDL7141三相栅极驱动器 IC，大幅减少了 BOM 并实现了更紧凑的设计。 除此之外，它还提供了在逆变器级使用不同 MOSFET 的最大灵活性，从而可以根据您的需要对驱动器进行微调。

除了硬件之外，英飞凌还为您提供配套的软件。对于 IMR，它采用 20 kHz 控制频率的 SVPWM FOC 算法运行，具有三相低压侧电流测量、使用 POSIF 的传感器实现以及内环扭矩和外环速度的级联控制。

MOTIX™ IMD701A 可编程电机控制器
MOTIX™ 6EDL7141三相栅极驱动器 IC
电池管理系统 (BMS)

BMS 可能是机器人子系统中最关键的，它必须安全可靠，以便电池以及机器人不会出现故障。IMR 中使用的 BMS 解决方案展示了英飞凌的应用领导地位，充分利用了我们的技术、专业知识和对安全的承诺。该 12S 电池解决方案由我们的 TLE9012DQU 锂离子电池监控和平衡 IC 主导，具有先进的电池监控和平衡、尖端温度管理、最新的安全功能（包括 SoC 和 SoH）、可扩展和非阻塞软件布局以及通过 CAN 的数据通信。此外，44.4 V 标称电压解决方案，电压范围在 30 V 和 50.4 V 之间，充电和放电率为 1 C 和 5 C，通过结合电源板和控制器板以及所需的软件，采用模块化设计，实现真正的灵活性。IMR 采用两种模块化 BMS 解决方案，支持电池热插拔，这意味着机器人永远不需要断电。

TLE9012DQU 锂离子电池监控和平衡
混合飞行时间 (hToF)

与人眼不同，IMR 利用英飞凌的REAL3™混合飞行时间 (hToF) 高分辨率摄像头解决方案，该解决方案结合了聚光灯和泛光灯，可实现下一代深度感应和 3D 场景理解。 这款小型 31 毫米 x 16 毫米 x 8 毫米摄像头解决方案可以同时涵盖高精度和低计算量的同步定位和地图构建 (SLAM) 以及高清高级避障功能。与传统解决方案（例如用于 SLAM 的 LDS 通常约为 120 毫米 x 85 毫米 x 60 毫米，用于避障的 SL 约为 280 毫米 x 40 毫米 x 30 毫米）相比，前置 hToF 摄像头可使真空清洁机器人薄 30%，从而节省宝贵的空间。

需要更多理由为您的下一个设计选择 hToF 吗？对于障碍物检测，与简单的结构光 (SL) 解决方案相比，hToF 提供高达 300,000 个深度点的分辨率，使其能够检测更小的物体，110° 视野，这意味着更快的导航而没有盲点，甚至可以在黑暗中使用红外数据工作。该解决方案也是一种没有移动部件的固态相机，这意味着不会磨损。

REAL3™混合飞行时间 (hToF)
地面探测雷达解决方案

与人类能够感觉到赤脚站在什么地方类似，IMR 可以使用向下雷达检测（使用神经网络对地板类型进行分类）来检测地板类型。IMR 使用英飞凌的XENSIV™ BGT60TR13C 60 GHz 雷达传感器，它是连接传感器套件 (CSK) KIT_CSK_BGT60TR13C的一部分。 神经网络还具有室内和室外环境的数据集和模型，以便您可以根据您的确切用例定制您的机器人。
该评估套件还包含一个快速物联网连接开发板，其中包含基于 -M4/M0+ 的超低功耗双核 32 位PSoC™ 6 MCUArm®Cortex® 和超低功耗单芯片 AIROC ™CYW43012 Wi-Fi/蓝牙®连接组合，非常适合快速原型设计。该套件还具有 5 V 输入电压的微型 USB 连接，尺寸小巧，为 22.5 毫米 x 63 毫米 x 30 毫米。
然而，由于 IMR 是为快速测试和评估而设计的，CSK 最令人兴奋的功能之一就是ModusToolbox™中提供的丰富代码示例。 这些示例与快速物联网连接板和 IMR 的其他即插即用系统相结合，使开发真正快速而高效。

KIT_CSK_BGT60TR13C
XENSIV™ BGT60TR13C

主控及配电

5 V 输入电压主控制板充当大脑，是机器人的中央控制单元，处理所有必要的 CAN 通信。这包括向逆变器传输电机速度等信息，以及向传感器 LED 板传输灯光效果等信息。此外，实施的 SBUS 接口设计用于与 FrSky 遥控器一起使用，从而实现对机器人的真正下一级控制。所有这些功能均由基于Arm® Cortex® -M4 的英飞凌 XMC4700 144 MHz 微控制器实现，具有高达 2 MB 的闪存、352 kB 的 RAM、100 - 196 个引脚、6 个 CAN 节点、4 个 12 位 ADC、18 个输入通道、4 个并行采样和转换、6 通道 USIC（可配置为 SPI、UART、IIC、IIS）等等。

同时，配电解决方案可将电力转换并引导至需要去的地方，具有极低的功率损耗，并可对所有六个 5 V 输出侧通道进行电流测量。该解决方案采用四相交错降压转换器运行，可处理高达 80 V 的输入电压，还具有用于单独睡眠模式的电源控制器、具有诊断和保护功能的高端开关以及高速 CAN 收发器。

XMC4700 144 MHz 微控制器

马达控制

我们的电机控制解决方案有助于将“移动”放入“英飞凌移动机器人”（IMR）中。高效、小尺寸的解决方案控制着电机，使机器人能够移动并执行其需要执行的任务。英飞凌在该领域的专业知识最好地体现在我们的MOTIX™ IMD701A 完全可编程电机控制器上，该控制器结合了我们的 XMC1404 微控制器和MOTIX™ 6EDL7141三相栅极驱动器 IC，大幅减少了 BOM 并实现了更紧凑的设计。 除此之外，它还提供了在逆变器级使用不同 MOSFET 的最大灵活性，从而可以根据您的需要对驱动器进行微调。

除了硬件之外，英飞凌还为您提供配套的软件。对于 IMR，它采用 20 kHz 控制频率的 SVPWM FOC 算法运行，具有三相低压侧电流测量、使用 POSIF 的传感器实现以及内环扭矩和外环速度的级联控制。

MOTIX™ IMD701A 可编程电机控制器
MOTIX™ 6EDL7141三相栅极驱动器 IC

电池管理系统 (BMS)

BMS 可能是机器人子系统中最关键的，它必须安全可靠，以便电池以及机器人不会出现故障。IMR 中使用的 BMS 解决方案展示了英飞凌的应用领导地位，充分利用了我们的技术、专业知识和对安全的承诺。该 12S 电池解决方案由我们的 TLE9012DQU 锂离子电池监控和平衡 IC 主导，具有先进的电池监控和平衡、尖端温度管理、最新的安全功能（包括 SoC 和 SoH）、可扩展和非阻塞软件布局以及通过 CAN 的数据通信。此外，44.4 V 标称电压解决方案，电压范围在 30 V 和 50.4 V 之间，充电和放电率为 1 C 和 5 C，通过结合电源板和控制器板以及所需的软件，采用模块化设计，实现真正的灵活性。IMR 采用两种模块化 BMS 解决方案，支持电池热插拔，这意味着机器人永远不需要断电。

TLE9012DQU 锂离子电池监控和平衡

混合飞行时间 (hToF)

与人眼不同，IMR 利用英飞凌的REAL3™混合飞行时间 (hToF) 高分辨率摄像头解决方案，该解决方案结合了聚光灯和泛光灯，可实现下一代深度感应和 3D 场景理解。 这款小型 31 毫米 x 16 毫米 x 8 毫米摄像头解决方案可以同时涵盖高精度和低计算量的同步定位和地图构建 (SLAM) 以及高清高级避障功能。与传统解决方案（例如用于 SLAM 的 LDS 通常约为 120 毫米 x 85 毫米 x 60 毫米，用于避障的 SL 约为 280 毫米 x 40 毫米 x 30 毫米）相比，前置 hToF 摄像头可使真空清洁机器人薄 30%，从而节省宝贵的空间。

需要更多理由为您的下一个设计选择 hToF 吗？对于障碍物检测，与简单的结构光 (SL) 解决方案相比，hToF 提供高达 300,000 个深度点的分辨率，使其能够检测更小的物体，110° 视野，这意味着更快的导航而没有盲点，甚至可以在黑暗中使用红外数据工作。该解决方案也是一种没有移动部件的固态相机，这意味着不会磨损。

REAL3™混合飞行时间 (hToF)

地面探测雷达解决方案

与人类能够感觉到赤脚站在什么地方类似，IMR 可以使用向下雷达检测（使用神经网络对地板类型进行分类）来检测地板类型。IMR 使用英飞凌的XENSIV™ BGT60TR13C 60 GHz 雷达传感器，它是连接传感器套件 (CSK) KIT_CSK_BGT60TR13C的一部分。 神经网络还具有室内和室外环境的数据集和模型，以便您可以根据您的确切用例定制您的机器人。
该评估套件还包含一个快速物联网连接开发板，其中包含基于 -M4/M0+ 的超低功耗双核 32 位PSoC™ 6 MCUArm®Cortex® 和超低功耗单芯片 AIROC ™CYW43012 Wi-Fi/蓝牙®连接组合，非常适合快速原型设计。该套件还具有 5 V 输入电压的微型 USB 连接，尺寸小巧，为 22.5 毫米 x 63 毫米 x 30 毫米。
然而，由于 IMR 是为快速测试和评估而设计的，CSK 最令人兴奋的功能之一就是ModusToolbox™中提供的丰富代码示例。 这些示例与快速物联网连接板和 IMR 的其他即插即用系统相结合，使开发真正快速而高效。

KIT_CSK_BGT60TR13C
XENSIV™ BGT60TR13C

文档

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设计资源

开发者社区

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