自主机（jī）器人（rén）是智能（néng）机（jī）器，无需人工控制或干预即可理解（jiě）其环境（jìng）并从中导航。尽（jìn）管自主机器人技术相（xiàng）对较新，但已在工厂（chǎng）、仓（cāng）库、城市（shì）和家庭等领域中广泛应用（yòng）。例如，自主机器人（rén）可用于在仓库周（zhōu）围（wéi）运（yùn）输货物（wù）（如（rú）图 1 所示），或（huò）执行（háng）最后一英里配（pèi）送，而其（qí）他类型的机（jī）器人可用（yòng）于家庭吸尘清洁（jié）或修（xiū）剪（jiǎn）草坪。

图 1：机器（qì）人（rén）在仓库周围运输（shū）货物。

要实（shí）现自主（zhǔ）性，机器人需能够在地图环（huán）境中（zhōng）自我感（gǎn）知和定位，动（dòng）态检测周围（wéi）的障碍物，跟踪（zōng）这些（xiē）障碍物（wù），规划到达指（zhǐ）定目的地的（de）路线，并控制车（chē）辆遵循该路线（xiàn）。此外，机器人必须只能在安全的情况下执（zhí）行这些任务，避免（miǎn）对人身、财产（chǎn）或系统（tǒng）本身带来风险。随着（zhe）人与机（jī）器人的互动愈加频繁，它们不仅需要（yào）具备自主性、移（yí）动（dòng）性和（hé）节能性（xìng），还需要满足功能安全（quán）要求。借助传感器、处理器和控制器件（jiàn），设（shè）计人（rén）员（yuán）可满足国际（jì）电工委员（yuán）会 61508 等功能安全标准（zhǔn）的严格要求（qiú）。

自（zì）主机器（qì）人检测的注意事项

可借助多（duō）种不（bú）同（tóng）类型（xíng）的传感器解决（jué）伴随（suí）自主机器人而来的挑战。下面详（xiáng）细介（jiè）绍（shào）一（yī）下其中的两类（lèi）传（chuán）感（gǎn）器：

视（shì）觉传（chuán）感（gǎn）器。视觉传（chuán）感器（qì）可切实模拟人类（lèi）的视觉和知觉。视觉系（xì）统可以应（yīng）对定（dìng）位（wèi）、障碍物（wù）检测和防撞等挑战（zhàn），因为它们具（jù）有高分（fèn）辨率（lǜ）的空间覆盖能（néng）力（lì），并（bìng）且（qiě）能够对物体进行（háng）检测和分类。与激光雷达等传感器（qì）相比，视觉传感器也更具成本效益（yì），但视觉传感器是计算密集型传感器。

耗电量大的（de）中央处（chù）理器（qì） (CPU) 和图形（xíng）处理（lǐ）器 (GPU) 可能会给功耗受（shòu）限的机器（qì）人系（xì）统带来挑战。设（shè）计节能机器人（rén）系统时，基于 CPU 或 GPU 的（de）处理应尽可能少（shǎo）。高效视觉系统中的片上系（xì）统 (SoC) 应以高（gāo）速率、低（dī）功耗和（hé）低系统（tǒng）成本（běn）处理视觉信号（hào）链。用于视觉处（chù）理的 SoC 必须智（zhì）能、安全且节能。TDA4 处理（lǐ）器系（xì）列高度集（jí）成，采用异构架构设计，旨在以（yǐ）尽可能低的功耗（hào）提（tí）供计（jì）算机视觉性能、深（shēn）度学习处理、立体（tǐ）视觉功能和视频分析。

TI 毫米波（bō）雷达。在机器人应用中使用 TI 毫米波雷达是一种相对新（xīn）颖的概念，但（dàn）使用 TI 毫米波传感（gǎn）实现（xiàn）自主性的理念（niàn）已经（jīng）有一段时间。在汽车应用中，TI 毫米波雷（léi）达是高级驾驶辅助（zhù）系统 (ADAS) 中的（de）一个关键元件，用于（yú）监（jiān）控车辆的周围环境。您可以将一些类似的 ADAS 概念（niàn）（如环视监控或防撞）应用于机器人领域。

从传感（gǎn）技术（shù）的角（jiǎo）度（dù）来看，TI 毫米波雷达（dá）具（jù）有一定独特（tè）性，因为此类（lèi）传感器可提供物体（tǐ）的距（jù）离、速度和（hé）到达角度信（xìn）息，能更（gèng）好地指导（dǎo）机器人导航，从而避免撞击（jī）。基于雷（léi）达传感器数据，机器人可以根据所接近人或物的（de）位置、速度（dù）和轨迹，决定是继续（xù）安全行进，还是（shì）减速甚至停止（zhǐ），如图 2 所示。

图 2：仓库（kù）机（jī）器人（rén）使用雷达传感。

利用传感器融合和边缘 AI 解决自（zì）主（zhǔ）机器（qì）人（rén）的（de）复杂（zá）问题

对于更复杂（zá）的应用，任（rèn）何（hé）类型的单个（gè）传（chuán）感器可能不足以实现自主性。最终（zhōng），摄像（xiàng）头或雷达（dá）这样的多个（gè）传感器应该用于同一系统中才能相得益彰。通过（guò）传感器融合（hé），利用处（chù）理器中（zhōng）不同类型（xíng）传感器的数据（jù）有助（zhù）于应对一些更为复杂的自主机器（qì）人挑战（zhàn）。

传感器融合有助于使（shǐ）机器人更加（jiā）精（jīng）准，而（ér）使（shǐ）用边（biān）缘人（rén）工（gōng）智（zhì）能 (AI) 可使机器人（rén）变得智能。将边缘 AI 融入机（jī）器人（rén）系（xì）统可以帮助（zhù）机（jī）器人智能地感知、做出决策和执（zhí）行操作。具（jù）有边缘 AI 的机器人可（kě）以智能地检测物体及其位置（zhì），对物体进行分（fèn）类并采取相应的（de）操作。例如，当机器人在杂（zá）乱的仓库中导航时，边缘 AI 可以帮助（zhù）机器（qì）人（rén）推断出其路径上有什么样的（de）物体（tǐ）（包括人员、箱子、机器，甚至其他机器人），并决定在这些物体周围导航的合适操作。

在设计采用 AI 的机器人系统时，硬件和软（ruǎn）件均有一些设计考虑事项。TDA4 处理器系列具有适（shì）用于边（biān）缘（yuán） AI 功能的硬件加（jiā）速器，能够帮助实时处理计算密集型任务。能够访问易于使用的边（biān）缘 AI 软件开发环境则有助于简化和加（jiā）快应用（yòng）程序开发和（hé）硬件部署过程。您可以阅读“嵌入式边缘AI应用开发简化指南”一文，详（xiáng）细了（le）解旨在助开发一（yī）臂（bì）之力的 TI 免费工具、软件和服务。

结语

设计（jì）更智能、更自主的机器（qì）人是继续提高自动化（huà）水平的必要条件（jiàn）。机器（qì）人（rén）可用于仓库和配（pèi）送领域，从而跟上并促（cù）进电子商务的发展。机（jī）器人（rén）也可（kě）以执（zhí）行吸尘和除（chú）草等（děng）日常家（jiā）务。使用自主机器人可以（yǐ）提高生产力和效率，有助于改善我们的生（shēng）活，赋予（yǔ）生活更多价值（zhí）。