自主机器人是智能机器（qì），无（wú）需人工（gōng）控制或干（gàn）预即可理解其（qí）环境并从中导航。尽管自主机器人（rén）技术相对较（jiào）新，但已在工厂、仓库、城市和家庭等领域中广泛应用（yòng）。例如，自主机器人可用于在仓库周（zhōu）围运（yùn）输货物（如（rú）图 1 所（suǒ）示），或（huò）执行最后一英（yīng）里配送，而其他类型的（de）机（jī）器人（rén）可用于家庭吸尘清洁或修剪草坪。

图 1：机器人（rén）在仓库周（zhōu）围（wéi）运输货物。

要实现自主性，机器人需能够在（zài）地（dì）图环（huán）境中自我感知和定位，动态检测周围的障碍物，跟踪这些障碍（ài）物，规划到达指（zhǐ）定目的地的路线，并（bìng）控制（zhì）车（chē）辆遵循该路线。此外，机器人（rén）必须只能在安全（quán）的情况下执行这些任务（wù），避（bì）免对人（rén）身、财产或系统本（běn）身带来风险。随着（zhe）人与机器人的（de）互动（dòng）愈加频繁，它（tā）们不仅需要具备自主（zhǔ）性、移动性和节（jiē）能性，还（hái）需（xū）要满足功能安全（quán）要求。借（jiè）助（zhù）传感器（qì）、处理器和控制（zhì）器件，设计（jì）人（rén）员可满足国际（jì）电工委员会 61508 等功能安全标准（zhǔn）的严格要求（qiú）。

自主（zhǔ）机器人检测（cè）的（de）注意事项（xiàng）

可借（jiè）助（zhù）多种不同类型（xíng）的传感器（qì）解（jiě）决（jué）伴（bàn）随自主机器人（rén）而来（lái）的（de）挑战。下面（miàn）详细介绍一（yī）下（xià）其中的两类传感器：

视觉（jiào）传感器。视觉（jiào）传感（gǎn）器可（kě）切实（shí）模拟人类的视觉和知觉。视（shì）觉系（xì）统可以应对定位、障（zhàng）碍物检测（cè）和防撞等挑（tiāo）战，因（yīn）为它们（men）具（jù）有高分（fèn）辨率的（de）空间覆盖能力（lì），并且能够（gòu）对物体进行检（jiǎn）测（cè）和（hé）分类。与激（jī）光雷达等传感器相比，视觉（jiào）传感器也更具成本效益，但视（shì）觉传感（gǎn）器是计算密集型传感器。

耗电量大的中（zhōng）央处理（lǐ）器 (CPU) 和图形处理器 (GPU) 可能（néng）会给功耗受限的机器人系统带来挑（tiāo）战（zhàn）。设计节能机器人系统（tǒng）时，基于 CPU 或（huò） GPU 的处理应尽可（kě）能（néng）少。高效视觉系统（tǒng）中的片上系统 (SoC) 应以高速（sù）率、低功耗和（hé）低系统成本处理视觉信号链（liàn）。用（yòng）于视觉（jiào）处理的 SoC 必须智能、安（ān）全且节能。TDA4 处理器系列高度集成（chéng），采用异构架（jià）构（gòu）设（shè）计，旨在（zài）以尽可能低的（de）功（gōng）耗提供计算机视觉性能、深度学习处理、立（lì）体视觉功能和视频分析。

TI 毫米波雷达（dá）。在机（jī）器人应用中使用 TI 毫米（mǐ）波雷达是一种相（xiàng）对（duì）新（xīn）颖的概念（niàn），但使用 TI 毫米波传感（gǎn）实现自主（zhǔ）性的（de）理念已经有一段时间。在汽（qì）车应用中，TI 毫米波雷（léi）达（dá）是高级驾驶辅（fǔ）助系统（tǒng） (ADAS) 中的（de）一（yī）个关键元件，用（yòng）于监控车辆的（de）周围（wéi）环境。您可以将一些类（lèi）似的（de） ADAS 概（gài）念（如环视监控或（huò）防撞）应用于机器人领域。

从（cóng）传感技术的角度来看，TI 毫米波雷达具有一定独特性，因为此类传感（gǎn）器可（kě）提供物体的（de）距离、速度和到达角度信息，能更好地指导机器（qì）人导航，从（cóng）而避（bì）免撞击（jī）。基于（yú）雷达传（chuán）感器数据，机器人可（kě）以根据所接近人或物的位置、速度和轨迹，决（jué）定是继续安全行进（jìn），还（hái）是减速甚至停（tíng）止（zhǐ），如图 2 所示。

图 2：仓（cāng）库机器人使（shǐ）用雷达传感。

利用传感（gǎn）器融合和边（biān）缘 AI 解决自（zì）主机器（qì）人的复杂（zá）问题（tí）

对于更（gèng）复杂的应用，任何（hé）类（lèi）型的单（dān）个传感器可能不足以实现自主（zhǔ）性（xìng）。最终，摄像头或雷达这样的（de）多个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，利用处理（lǐ）器中不（bú）同类型传感器（qì）的（de）数据有助于应（yīng）对一（yī）些更为复杂的自主机器人挑战。

传感（gǎn）器（qì）融合有助于使机器人更（gèng）加精（jīng）准，而使用（yòng）边（biān）缘人工智能 (AI) 可使机器人变得智能。将（jiāng）边缘 AI 融入机器人系统（tǒng）可（kě）以帮助机器人智能地感知、做出（chū）决策（cè）和执行操作。具有边（biān）缘 AI 的机器人可以智能地检测物体及其位置，对物体进行（háng）分类并采取相应的操作（zuò）。例（lì）如，当机器人在（zài）杂（zá）乱的仓库中（zhōng）导（dǎo）航时，边缘 AI 可以帮助机器人推断出其路径上有什么样的物（wù）体（包括人（rén）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（shì）操作。

在设计采用 AI 的（de）机（jī）器人（rén）系统时，硬件和软（ruǎn）件均有一些设计考虑事项。TDA4 处（chù）理器（qì）系（xì）列具有适（shì）用于边缘 AI 功能的硬（yìng）件加速器，能（néng）够帮助（zhù）实时处理计算密（mì）集型任务。能（néng）够访问易（yì）于（yú）使用的边缘 AI 软件开发环（huán）境则有助（zhù）于简化和加快应用程（chéng）序开发和硬件部署过程。您可以阅读（dú）“嵌入式边缘AI应用开发简（jiǎn）化指（zhǐ）南”一文，详细了解（jiě）旨在（zài）助（zhù）开发一臂（bì）之力的 TI 免费工（gōng）具、软（ruǎn）件和（hé）服务（wù）。

结语

设（shè）计更（gèng）智能、更（gèng）自主的（de）机器（qì）人是继续（xù）提（tí）高（gāo）自动化水平的必要条件。机器人可用（yòng）于仓库和配送领（lǐng）域，从而跟上并促进电子商务的发（fā）展。机器人（rén）也可以执行吸尘（chén）和除草等日常家务。使用自主机器（qì）人可以提（tí）高生（shēng）产（chǎn）力和效（xiào）率，有（yǒu）助于改善我们的生活（huó），赋（fù）予（yǔ）生活更多价值（zhí）。