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　　一流感測(cè)技術(shù)精簡(jiǎn)機(jī)器人設(shè)計(jì)制造操作過(guò)程

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　　一流制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人行業(yè)典型研討會(huì)

　　過(guò)去,機(jī)器人制造是一個(gè)非常困難、容易出錯(cuò)且費(fèi)時(shí)的操作過(guò)程,即使采用由奧爾奈構(gòu)成的器同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的感應(yīng),而那些器中許多部件都不能有效地相互配合,CPU缺乏足夠的潛能從數(shù)個(gè)感應(yīng)器搜集重要信息并處置那些重要信息。下面我們以超電磁波距感應(yīng)器為例進(jìn)行說(shuō)明機(jī)器人設(shè)計(jì)制造的操作過(guò)程。

構(gòu)建超電磁波感應(yīng)器首先須要一個(gè)超電磁波換能器,然后搭建一些USB電路用來(lái)發(fā)送脈沖,和記錄回到訊號(hào)的天數(shù)。連接機(jī)器人CPU的USB由指示測(cè)試起始天數(shù)的輸出訊號(hào)和科洛涅縣觀測(cè)計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)值的輸入訊號(hào)組成。CPU獲取所用的總天數(shù)并將這個(gè)天數(shù)轉(zhuǎn)換成距。如果須要處置分路科洛涅縣,硬體則會(huì)顯得更加繁雜。此種設(shè)計(jì)不僅受軟硬體局限性的困擾,而且所有的東西都在內(nèi)部生產(chǎn),因此減少了生產(chǎn)成本和上市天數(shù)。隨著天數(shù)推移,CPU的機(jī)能顯得越來(lái)越強(qiáng)大,以往由單獨(dú)硬體處置的各項(xiàng)任務(wù)都可由CPU完成。

　　通過(guò)CPU執(zhí)行科洛涅縣回到處置各項(xiàng)任務(wù),能開(kāi)發(fā)出繁雜的分路科洛涅縣處置演算法。這樣一來(lái)降低了硬體部份的繁雜度,進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本,不過(guò)軟件編程操作過(guò)程依然費(fèi)時(shí),即使大多數(shù)硬體及其軟件BIOS是定制的。由于軟件顯得更加繁雜,因而使當(dāng)時(shí)的CPU經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)很重。那時(shí),為了解決這個(gè)問(wèn)題,通常采用數(shù)個(gè)CPU,然而卻導(dǎo)致潛在的競(jìng)爭(zhēng)條件、互斥和一些很難重現(xiàn)的各種奇怪問(wèn)題。

今天,采用整套的、配有各種硬體外設(shè)的中央處理器或微CPU板已相當(dāng)普遍。那些外設(shè)通常提供硬體USB遠(yuǎn)距機(jī)能,比如計(jì)時(shí)器和通訊匯流排,常用的通訊匯流排有RS-232、USB、I2C或CAN匯流排。采用USB磁盤(pán)減輕了軟件同時(shí)實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前許多感應(yīng)器利用常用匯流排進(jìn)行通訊,進(jìn)而精簡(jiǎn)了USB設(shè)計(jì)。如圖3所示。

　　許多感應(yīng)器還減少了處置潛能,進(jìn)而能搜集經(jīng)過(guò)預(yù)處置的更高等級(jí)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。感應(yīng)器的工作不是傳送收發(fā)聲吶科洛涅縣訊號(hào)所需的天數(shù)(毫秒),而是調(diào)查報(bào)告距某個(gè)物體的遠(yuǎn)近(毫米),搜集到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)能得到更有效的處置。這樣主CPU就不必進(jìn)行低等級(jí)的運(yùn)算,而去從事更高等級(jí)的各項(xiàng)任務(wù),比如功能定位和繪制世界地圖。

　　圖1:超電磁波距感應(yīng)器控制系統(tǒng)SimRank。

圖2:帶輔助CPU的聲吶控制系統(tǒng)。

　　圖3:帶USBUSB的感應(yīng)器控制系統(tǒng)。

　　借助于大量整套的感應(yīng)器USB(比如通訊信道、軟件磁盤(pán)和處置檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的演算法),研發(fā)技師就能更快速地開(kāi)發(fā)和提出解決方案,進(jìn)而贏得面市天數(shù)上的優(yōu)勢(shì)。開(kāi)發(fā)機(jī)器人機(jī)能的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)從研發(fā)技師轉(zhuǎn)移到了感應(yīng)器提供者身上。

　　感應(yīng)器控制系統(tǒng)將繼續(xù)受到低生產(chǎn)成本處置潛能和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處置演算法的影響。受此種快速增長(zhǎng)影響最大的是“感應(yīng)器結(jié)合”,即感應(yīng)器統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)流由數(shù)個(gè)感應(yīng)器搜集并處置,以產(chǎn)生智能且精確重要資金流。感應(yīng)器統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)合在一起,形成單一的環(huán)境。如圖四所示,將紅外線距感應(yīng)器與聲吶配合,能觀測(cè)到多種材料和情形,這是一般而言器件所不可能獨(dú)立同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。

　　圖4:超電磁波和紅外線感應(yīng)器“結(jié)合”在一起。

成形的軟件演算法拓展出許多令人難忘的應(yīng)用領(lǐng)域,比如面部識(shí)別。幾年之前,由于處置潛能不足,還無(wú)法實(shí)時(shí)同時(shí)實(shí)現(xiàn)此種機(jī)能。而現(xiàn)在,已有產(chǎn)品能實(shí)時(shí)處置眾多面孔識(shí)別。很快,感應(yīng)器控制系統(tǒng)將不再僅僅調(diào)查報(bào)告“目標(biāo)在后方2米左右”,而是調(diào)查報(bào)告“王良太在后方2米左右”。

　　功能定位和世界地圖描寫(xiě)是另外一個(gè)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域,近年來(lái)業(yè)界為此技術(shù)的興趣不斷減少。已經(jīng)有多種整套的SLAM(同步功能定位與世界地圖描寫(xiě))演算法同時(shí)實(shí)現(xiàn)可被免費(fèi)采用或只需支付很低的費(fèi)用。此種趨勢(shì)在許多軟件應(yīng)用領(lǐng)域都在出現(xiàn),并且會(huì)繼續(xù)發(fā)展。

在立體聽(tīng)覺(jué)應(yīng)用領(lǐng)域也出現(xiàn)了令人難忘的快速增長(zhǎng)。一般而言相機(jī)所產(chǎn)生的重要信息量可能非常大,但是立體聽(tīng)覺(jué)使重要信息量更大,即使須要兩部相機(jī)同時(shí)工作。這在通訊信道、處置潛能和軟件演算法成形之前,只是一個(gè)遙遠(yuǎn)的可能性。而今,整套的控制系統(tǒng)就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)距觀測(cè)。隨著那些控制系統(tǒng)不斷改進(jìn),它們的速度和精度使其成為其他形式的距測(cè)量可選方案。超電磁波、紅外線和立體聽(tīng)覺(jué)的“結(jié)合”控制系統(tǒng)將能夠在任何卜利達(dá)。

　　未來(lái),感測(cè)技術(shù)將不斷發(fā)展。機(jī)器人能夠有效處置的感應(yīng)器數(shù)量將具有與這一趨勢(shì)所預(yù)測(cè)的“晶體管集成速度”相似的快速增長(zhǎng)曲線。

　　: Jon Mandrell

　　jmandrell(暫不可見(jiàn))

　　CoroWare公司

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