48 V-strømforsyning og præcisionssensorer til humanoide robotter

Allegro MicroSystems lancerer nye 48 V-strømarkitekturer og præcisionsbevægelsessensorer, som er udviklet til PAI-applikationer (Physical Artificial Intelligence). De integrerede løsninger er designet til at håndtere begrænsninger i forhold til størrelse, vægt og sikkerhed inden for humanoid robotteknologi og kollaborative miljøer for mennesker og robotter.

Fremme af 48 V-strømforsyningsintegration i trange arkitekturer
Humanoide robotter anvender i stigende grad 48 V-busarkitekturer for at minimere kabelmassen og reducere resistive tab i hele deres mekaniske struktur. At nedtrappe højere spændinger sikkert på stærkt begrænset plads udgør dog betydelige termiske og rumlige udfordringer. Den integrerede strømstyringskreds (PMIC) A81481 løser denne tekniske flaskehals ved at styre strøm- og sikkerhedsfunktioner direkte fra 48 V-bussen, hvilket eliminerer behovet for eksterne for-regulatorer.

PMIC'en er pakket i et 6 × 6 mm-format og integrerer to buck-regulatorer, fem LDO-udgange (low-dropout) og et ASIL-D-kompatibelt tre-kredsløbs watchdog-diagnosesystem. Denne direkte strømstyringsarkitektur forsyner distribuerede sensorgrupper, forenkler routing på printkortet og reducerer det samlede systemaftryk og materialeomkostningerne (BOM) med cirka 50 procent.

Håndtering af lednøjagtighed ved højt drejningsmoment og magnetisk interferens
Aktuatorer med højt drejningsmoment placeret i robotters skuldre, hofter og knæ kræver yderst nøjagtig positionering under konstant mekanisk belastning. De induktive positionssensorer A17802 og A17803 opretholder målepålideligheden ved at tolerere variationer i luftgabet via on-chip-kompensation og avancerede filtreringsalgoritmer. Deres iboende immunitet over for magnetiske strøfelter eliminerer nødvendigheden af tung, pladskrævende magnetisk afskærmning, hvilket yderligere optimerer leddets vægt. For at passe ind i stærkt begrænsede aktuatordesigns er A17803 indbygget i et ultrakompakt QFN-kabinet.

Behændighed i mikroled til robotters end-effectors
For at understøtte manipulation af mikroled i robothænder og -fingre gør porteføljen brug af solid-state-teknologier som et kompakt alternativ til traditionelle trådviklede resolvere og optiske encodere. CT310 TMR-vinkelsensoren (Tunneling Magnetoresistance) leverer en vinkelnøjagtighed på under én grad i et 2 × 2 mm DFN-kabinet, hvilket giver høj modstandsdygtighed over for forurening, mekaniske stød og kastfejl. Sammen med den tilbyder Hall-effekt-sensoren A33023 behandling med lav latenstid og konfigurerbare digitale udgange for at understøtte streng funktionel sikkerhedsdiagnostik.

Sarcomere Dynamics Inc. integrerer disse bevægelsescontrollere og strøm-IC'er i deres robotgriber, Scorpion.

"Præcis bevægelsesstyring, nøjagtig måling og effektiv strømstyring er afgørende for avanceret robotmanipulation," udtalte Harpal JS Mandaher, administrerende direktør for Sarcomere Dynamics Inc. "Vi planlægger at fortsætte dette samarbejde med vores næste generation, ARTUS Dex, en robothånd med 24 frihedsgrader designet til at levere en næsten menneskelignende behændighed i avancerede fysiske AI-applikationer."

"I stationære industrirobotter udgør vægt og størrelse en mindre begrænsning, da der kan anvendes tykke kabler, store eksterne drev og væskekølesystemer," bemærkede Andreas Friedrich, Senior Director of Technology and Strategy hos Allegro MicroSystems. "I autonome humanoide robotter med mere end 30 frihedsgrader tæller hvert gram og hver millimeter. Ved at kombinere 48 V-strømstyring, robuste drivere og kompakte induktive- og TMR-sensorer leverer vi integrerede teknologiske byggeklodser, der er designet til at maksimere drejningsmomentet og kontrollere stramme mekaniske tolerancer."

Yderligere kontekst
Dette afsnit beskriver tekniske specifikationer og konkurrencemæssig benchmarking, der ikke var inkluderet i den oprindelige pressemeddelelse.

I den autonome robotsektor er skiftet til 48 V-strømfordeling ved at blive standardiseret blandt udviklere, der sigter mod at optimere effekt-vægt-forholdet. Allegros PMIC A81481 konkurrerer med højt integrerede 48 V buck-controllere og strømstyringsløsninger fra Texas Instruments og Analog Devices. Mens konkurrenter ofte fokuserer på højeffektive GaN-integrerede løsninger til motordrev, er Allegros direkte integration af ASIL-D-sikkerhedsdiagnostik sammen med de dobbelte buck- og LDO-udgange specifikt rettet mod de strenge krav til funktionel sikkerhed i kollaborative robotter, der opererer i nærheden af mennesker.

Inden for vinkelpositionssensorteknologi konkurrerer XtremeSense TMR direkte med TMR-sensorer fra Melexis og Infineon Technologies. Immunitet over for magnetiske strøfelter er blevet et primært referencepunkt for robotled-encodere. Allegros integration af on-chip-kompensation for luftgabsvariationer giver en målbar fordel i form af reduceret kalibreringstid under robotsamling sammenlignet med traditionelle optiske encodere, som kræver rene driftsmiljøer og yderst præcis mekanisk justering.

Redigeret af Aishwarya Mambet, Induportals-redaktør, med AI-assistance.

www.allegromicro.com