我是一台自主移动机器人，也可以叫我AMR。我能够看见、感知现实世界并完成与现实世界的交互，能够做到这些事情并不容易。今天，我就来给你们讲讲我的设计者是如何将照明、传感器和通信技术这些关键技术应用到我身上的！

图1 自主移动机器人概念

作为一台自主移动机器人，和其他机器人最大的区别应该就是我具有丰富的感知能力。在各种不同类型传感器的帮助下，我才能够更好地监测环境并与环境进行交互。这其中就包括温度传感器、图像传感器、LiDAR（用于3D映射）、旋转位置和可见光通信 (VLC) 传感器等等。通过图像传感器和图像信号处理器，我拥有了视觉感知的能力，可以检测并识别物体，可以自由地在环境中穿梭。

在AMR的视觉感知方面，安森美提供了全局快门和卷帘快门图像传感器方案。AR0234CS 图像传感器采用创新的全局快门像素设计，优化了每秒 120 帧、全分辨率下捕捉移动场景的精度和速度。该传感器在低光照和明亮的场景中都能生成清晰的低噪声图像。

图2 安森美面向 AMR 的感知方案

当然在复杂的环境中穿行光有视觉还不够，我还必须了解自己的准确的位置和状态，这就需要位置传感器出马了。为了及时检测到障碍物并避免碰撞，我还需要超声波和红外线传感器来测量与与远程物体之间的距离。

在位置传感器上，安森美NCS32100是一款工业用旋转位置传感器，兼具高精度与高速度优势。它采用38mm传感器，可在 6,000RPM 时提供+/-50角秒的精度。对于低精度应用，它支持高达100,000 RPM的转速。这款全新器件采用专利方法来实现电感位置感知，非常适用于工业和机器人应用。

不过，光是拥有感知能力还不够。就像你们人类在夜晚需要灯光一样，我们AMR当然也需要照明技术在相对恶劣的环境中开展通信和工作。通过LED不仅能够解决照明问题，还可以用来发送信号，指示机器人的状态或方向。

选择 AMR 照明技术时需要考虑的性能特征和参数包括亮度、色温和功耗。LED 控制器和驱动器组件负责监控 LED 内的电流，并使其发出特定强度和波长的光线。LED 驱动电路使用高边和低边功率 MOSFET 开关 LED 电流，并保护它们免受过压和过流条件的影响，确保 LED 驱动电路的稳定性。安森美 NCV7685 LED 线性电流驱动器和 NCL31000 智能 LED 驱动器非常适合 AMR 照明应用。NVC7685 具有 12 个线性可编程恒流源，使用相同的基准电压，支持 128 个不同的可调 PWM 占空比级别。NCL31000 含一个支持高带宽模拟和 PWM 调光（降至零电流）的高效 3 安培降压 LED 驱动器、两个辅助 DC-DC 转换器和监测输入/输出电流及电压、LED 温度、 DC-DC 电压的诊断功能。

图3 安森美面向 AMR 的照明方案

当我在仓库中导航时，一般会用到UWB、蓝牙 LE (AoA/AoD) 和 Wi-Fi 室内定位系统 (IPS)等应用，但射频拥塞或干扰时，可能会影响到IPS。为了确保我在工作时不会迷路，还可以通过VLC来补充RF IPS。

可以将 VLC 安装到天花板灯具网格中，其中的每个天花板灯具都会发射唯一的 ID 号。如果 AMR 内置布局数据库，包含每个灯具的位置和唯一 ID，则 AMR 可以借助朝向天花板的简单光电二极管进行自我导航，如下图 4 所示。NCL31000 支持 VLC，使用可见光作为载体单向传输数据，速率高达 10kb/s。VLC 让 AMR 可以与其他设备和人类进行安全通信。由于可见光光谱范围为 430 THz 至 790 THz，因此 VLC 不会影响附近的无线技术，如蓝牙® 低功耗（蓝牙 LE）、Zigbee、超宽带 (UWB) 和 Wi-Fi。VLC 非常安全，因为它本身受制于视线范围。

图4 AMR 借助 VLC 实现室内定位系统 (IPS)

好啦，现在我可以轻松做到在仓库中自主移动完成工作了，如何准确接收命令、传输数据又成了一个问题。通信技术的选择需要考虑工作范围、数据速率、功耗和安全性等。工作范围必须足够长，从而便于我能以可接受的速度与周围环境中的其他设备和系统进行通信。收发器的功耗必须尽可能低，以延长电池寿命，同时安全性也非常重要，以防止 AMR 的数据和命令遭到破坏。

蓝牙 LE 无线通信技术专为低功耗设计，因此非常适合电池供电设备。该协议支持一系列数据传输速率，用于在 AMR 和其他设备之间传输传感器数据和控制信号。蓝牙 LE 也可以用于室内定位系统，从而支持 AMR 穿行于动态环境。安森美RSL15 是通过蓝牙 5.2 认证的收发器，提供易于实施的蓝牙 LE 无线应用，支持到达角 (AOA) 和出发角 (AOD) 关键功能，以实现正确的室内定位。高度集成的无线系统单芯片 (SoC) 优化了系统尺寸和电池寿命。它采用 ARM Cortex-M33 处理器和 2.4 GHz 收发器，支持蓝牙 LE 5.2 和 2.4 GHz 自定义协议。

图5 安森美面向 AMR 的通信方案

工业以太网通信协议提供高速通信功能，用于实时控制和协调多个 AMR。安森美NCN26010 10BASE-T1S工业以太网收发器，可利用现有的双绞线布线实现工业应用的多分支以太网通信。该器件符合 IEEE 802.3cg 标准，包括媒体访问控制器 (MAC)、PLCA 协调子层 (RS) 和专为工业多分支以太网设计的 10BASE-T1S PHY。它可提供通过单一的非屏蔽双绞线传输和接收数据的所有物理层功能，并可通过 Open Alliance 的 MACPHY SPI 协议与主机 MCU 通信。