自主（zhǔ）机器人是智能机器，无需人工（gōng）控制或（huò）干预即（jí）可理解（jiě）其环境并从中导航。尽管自（zì）主机器人技术（shù）相对较新，但已在工厂、仓（cāng）库、城市和家庭等领域中广泛应用。例如，自主机器人可用于在仓库周围运输货（huò）物（如（rú）图 1 所示），或执行（háng）最后一英里配送，而其（qí）他类型的机器人可用于家庭吸尘清洁（jié）或修剪草坪。

图（tú） 1：机器（qì）人（rén）在仓库周（zhōu）围运输货物（wù）。

要实现自主性，机（jī）器人需能够在地图环境（jìng）中（zhōng）自我感（gǎn）知和定位，动态检测（cè）周围的（de）障碍物，跟踪这些障碍（ài）物（wù），规划到达（dá）指（zhǐ）定目的地（dì）的路线（xiàn），并控制车辆遵循该路线。此外，机（jī）器人必须只能在安全（quán）的（de）情况（kuàng）下执行这些任务，避免对人（rén）身、财（cái）产或（huò）系统本身带来风（fēng）险。随着人与（yǔ）机器（qì）人的互动愈加（jiā）频繁，它（tā）们不仅需要具备自主（zhǔ）性（xìng）、移（yí）动性和节能性，还需要满足功能安（ān）全要（yào）求。借助传感器、处理（lǐ）器和（hé）控制器件（jiàn），设计人（rén）员可满足国际（jì）电工委员会（huì） 61508 等功（gōng）能（néng）安全标准的（de）严格要求。

自主机器人检测的注意事项

可（kě）借助多（duō）种不同类型的传感器（qì）解决伴随自主机（jī）器人而（ér）来的（de）挑战。下面详细（xì）介绍一下其中的两（liǎng）类（lèi）传感器：

视觉传感器。视觉传（chuán）感器可切（qiē）实模拟人（rén）类的视觉和知觉。视觉系（xì）统可以应对定位、障碍物检（jiǎn）测和（hé）防撞（zhuàng）等挑战（zhàn），因（yīn）为它（tā）们具有高分辨率的空间覆（fù）盖能力，并且能够对（duì）物体进行检测和分类。与激光雷达等传感器（qì）相（xiàng）比，视觉传感（gǎn）器也更具成本（běn）效益（yì），但视觉传感器是计算密（mì）集（jí）型传感器。

耗电量大（dà）的中央（yāng）处（chù）理（lǐ）器 (CPU) 和图形处理器 (GPU) 可能（néng）会给（gěi）功耗（hào）受限的机器人系统带来挑战（zhàn）。设（shè）计（jì）节能机器（qì）人系（xì）统时，基（jī）于 CPU 或 GPU 的（de）处理（lǐ）应尽可能少。高效视觉系统中的片上（shàng）系统 (SoC) 应以高速率、低功（gōng）耗和低系统成本处理视（shì）觉信号链。用于视觉处（chù）理的 SoC 必须智（zhì）能、安（ān）全且节能。TDA4 处理器系列高度集（jí）成（chéng），采用异构架构设计，旨在以尽可能低的功耗（hào）提（tí）供计算（suàn）机（jī）视（shì）觉性能、深（shēn）度学习（xí）处理、立体视觉功（gōng）能和视频分析。

TI 毫（háo）米波雷达。在机器人应用中使用 TI 毫米波雷达是一（yī）种相对新颖的概念，但使用 TI 毫米波传感实现自（zì）主性的理念已经有一段时间。在汽（qì）车应用（yòng）中，TI 毫米波雷达是高级驾驶辅助系统 (ADAS) 中的一个关键（jiàn）元件，用于监（jiān）控车辆的周（zhōu）围环境。您可以将（jiāng）一些类（lèi）似的 ADAS 概（gài）念（如环视监控或防撞）应（yīng）用于机器人领域。

从传感技（jì）术的（de）角（jiǎo）度（dù）来看，TI 毫米波雷达具有一（yī）定（dìng）独（dú）特性，因（yīn）为此类传（chuán）感器可提（tí）供（gòng）物体的距离（lí）、速度和到达（dá）角度信息（xī），能更好地指导机器人导航，从而避免撞击。基于雷达（dá）传感器数据，机器人可以根据所接近人或物（wù）的位（wèi）置、速度和轨迹，决定是（shì）继续安全行进，还是（shì）减速甚至（zhì）停止，如图 2 所示。

图 2：仓库（kù）机器人（rén）使用雷达传感。

利用传感器（qì）融（róng）合和边缘（yuán） AI 解决（jué）自主机器人的复杂（zá）问题

对于更复杂的（de）应用，任（rèn）何类型的（de）单个传感器可能不足以实（shí）现（xiàn）自主性。最终，摄像头或雷达（dá）这样的多个（gè）传感（gǎn）器应该用（yòng）于同一系统中才能相得益彰。通（tōng）过传感器融合，利用处理器中不（bú）同类（lèi）型（xíng）传感（gǎn）器（qì）的数据（jù）有助于应对一些更为复杂的自主机（jī）器人挑战。

传（chuán）感器融合有助于使机（jī）器人更加精准，而（ér）使用边缘人工智能 (AI) 可（kě）使机器人变（biàn）得智（zhì）能。将边缘 AI 融入机器人系统可（kě）以帮助机器（qì）人智能地感知、做（zuò）出（chū）决策和执行操作（zuò）。具有（yǒu）边缘 AI 的机（jī）器人（rén）可以智（zhì）能地（dì）检测物（wù）体及其位置，对物体进行（háng）分（fèn）类并采取相应（yīng）的操作。例（lì）如，当（dāng）机器人在杂乱的（de）仓库中导航时，边缘 AI 可以帮助（zhù）机（jī）器人推断出其路径上有什么样的物（wù）体（包括人员、箱子、机器，甚至其他机器人），并决定（dìng）在这些物体（tǐ）周围导航的合适（shì）操作。

在设（shè）计采用 AI 的（de）机器人系统（tǒng）时，硬（yìng）件（jiàn）和软件均有一些设计考虑事项（xiàng）。TDA4 处理器系列（liè）具有适用于边缘 AI 功能的（de）硬件加速器，能够（gòu）帮助（zhù）实时处理计算密集型任务。能够访问易于使用的边缘 AI 软件开发环境则有助于（yú）简化和加快（kuài）应用程序开发和硬件部署过程。您可以阅读“嵌入式边缘AI应用（yòng）开发简化指南”一文，详（xiáng）细了（le）解旨在助开发一臂之（zhī）力（lì）的 TI 免费工具、软件和服（fú）务（wù）。

结语

设计更智能（néng）、更自主的（de）机器人是（shì）继续提高自动（dòng）化水平的必要条件。机器人可用于仓库和配送领域，从（cóng）而跟上并促进电子（zǐ）商务的发展。机（jī）器人也（yě）可以执行（háng）吸尘和除草等日常家（jiā）务。使用自主机器（qì）人可以提高（gāo）生产力（lì）和效率，有助于改善我们的生活，赋（fù）予生活更多价值（zhí）。