自主机器人是智能机器（qì），无需人工控制或干预即可（kě）理（lǐ）解其环境并从（cóng）中导航。尽管自（zì）主机器人技术相（xiàng）对较新，但已在（zài）工厂、仓（cāng）库、城市和（hé）家庭（tíng）等领域中广（guǎng）泛应用。例如，自（zì）主（zhǔ）机器人可（kě）用于在（zài）仓（cāng）库周围运输货物（如图 1 所示），或执行最后（hòu）一英里配送（sòng），而其他类型的机器人可用（yòng）于家庭吸尘清洁或修剪草坪（píng）。

图 1：机（jī）器（qì）人（rén）在仓库周围运（yùn）输货物。

要实现自主性，机器（qì）人需能够在（zài）地图环境中自我感知和定位（wèi），动态检测周围（wéi）的障碍物（wù），跟踪（zōng）这些障碍物，规划到达（dá）指定（dìng）目的（de）地（dì）的路线，并控制车辆遵循该路线。此外，机器人必须只能在安全的情况下执（zhí）行（háng）这些任务，避（bì）免对人身（shēn）、财产（chǎn）或系统本身带来风险。随着人与（yǔ）机（jī）器人的互（hù）动愈加（jiā）频繁（fán），它（tā）们不（bú）仅（jǐn）需要具备（bèi）自主性（xìng）、移动性和节能性，还需（xū）要（yào）满足功能安全要求。借助传感器、处（chù）理（lǐ）器和控制器件，设（shè）计人员（yuán）可满足（zú）国际电工（gōng）委员会 61508 等功（gōng）能安（ān）全标准的严格要求。

自主机器人检测的注意事项（xiàng）

可借助多种不（bú）同（tóng）类（lèi）型的传感（gǎn）器解决伴随自主（zhǔ）机器人而来的（de）挑（tiāo）战。下面详细介绍一下其中的两类传（chuán）感器（qì）：

视觉传感器。视觉（jiào）传感器可切实模拟人类的视觉（jiào）和知觉。视觉系统可以应对定位、障碍物检测（cè）和防撞等挑战，因为它们具（jù）有高分（fèn）辨率的（de）空间覆盖能力，并且能够对物体（tǐ）进行检测和分类。与激光（guāng）雷达（dá）等传感（gǎn）器相（xiàng）比，视觉（jiào）传感器（qì）也更具成（chéng）本效益，但视觉传（chuán）感器是计（jì）算密集型传感器。

耗电量（liàng）大的中央处（chù）理器（qì） (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战。设计节能（néng）机（jī）器人（rén）系（xì）统时（shí），基（jī）于 CPU 或 GPU 的处（chù）理应尽可能少。高效视觉系统中的片（piàn）上系统（tǒng） (SoC) 应以高速率（lǜ）、低功耗和（hé）低系统成本处理视觉信号链。用于视觉处理的 SoC 必（bì）须智能、安全且（qiě）节（jiē）能。TDA4 处理（lǐ）器系（xì）列（liè）高度集（jí）成，采用异构架构设计，旨在以尽可能低的（de）功耗（hào）提（tí）供计算（suàn）机视觉性能、深（shēn）度学习处理、立体视觉功能和（hé）视频分（fèn）析（xī）。

TI 毫米波雷（léi）达。在机器人应用（yòng）中（zhōng）使用（yòng） TI 毫米波雷达是一种（zhǒng）相对新颖的概念，但使用 TI 毫米（mǐ）波传感实现自主性的理念已（yǐ）经（jīng）有一段时（shí）间。在汽车应用中，TI 毫米波雷（léi）达是（shì）高级驾驶辅（fǔ）助系统 (ADAS) 中（zhōng）的一个关键元件，用于监控（kòng）车辆的周围环境。您可以将一些（xiē）类（lèi）似的 ADAS 概（gài）念（如环视监（jiān）控或防撞）应用于机器人（rén）领域（yù）。

从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（chuán）感（gǎn）器可（kě）提供物（wù）体的距离（lí）、速（sù）度和到达角度信（xìn）息，能更好地指（zhǐ）导机器人导航（háng），从而避免撞（zhuàng）击。基（jī）于（yú）雷（léi）达传感（gǎn）器数据（jù），机器人可以根据（jù）所接近人或物（wù）的位置、速度（dù）和轨迹，决定是（shì）继续安全行进（jìn），还是减速甚至停止，如（rú）图 2 所示。

图 2：仓（cāng）库机器（qì）人（rén）使用（yòng）雷达传感。

利用传感器融合和（hé）边缘 AI 解决自主机器人的复杂（zá）问题

对于（yú）更复杂的（de）应用，任何（hé）类型的单个传感器可能不足以实现自（zì）主性（xìng）。最终，摄像头或雷（léi）达这样的多（duō）个传感器应该用于（yú）同（tóng）一系统中才能相得益（yì）彰（zhāng）。通过传感器融合（hé），利用处理器（qì）中不同类（lèi）型传（chuán）感器（qì）的数据（jù）有（yǒu）助于应对一些（xiē）更为复杂的自主机器人挑战。

传感（gǎn）器融合（hé）有助于使机器人更加精准，而使用边缘人工（gōng）智能 (AI) 可（kě）使机器（qì）人变得智能。将边（biān）缘 AI 融入（rù）机（jī）器人（rén）系统（tǒng）可以帮助（zhù）机器人智能地感（gǎn）知、做出（chū）决策和执行（háng）操作。具有边（biān）缘 AI 的（de）机器人可以智能（néng）地检测物体及其位（wèi）置，对（duì）物体进行分类并采取相应（yīng）的操作。例如，当机器人在杂乱的（de）仓库（kù）中导航（háng）时（shí），边缘 AI 可（kě）以（yǐ）帮助（zhù）机器人推断出其路径（jìng）上有什（shí）么样的物体（tǐ）（包（bāo）括人员、箱（xiāng）子、机器，甚（shèn）至（zhì）其他机（jī）器（qì）人），并决定在这些物体周围导航的合适操（cāo）作。

在设计采用 AI 的机器人系统时，硬件和软件（jiàn）均有（yǒu）一（yī）些设计考虑事项。TDA4 处理器系列（liè）具有适用于（yú）边缘 AI 功（gōng）能的硬件加（jiā）速器（qì），能够帮助（zhù）实（shí）时处理计算密集型任务。能够访问（wèn）易于使用的边缘 AI 软件（jiàn）开发环境（jìng）则有助（zhù）于简（jiǎn）化（huà）和加快应（yīng）用程（chéng）序（xù）开发和硬件部署过程（chéng）。您可以阅读“嵌入式（shì）边缘AI应用开发（fā）简化（huà）指（zhǐ）南”一文，详细了解（jiě）旨（zhǐ）在助开发（fā）一臂之力（lì）的（de） TI 免费工具、软件和服务。

结语

设计更智能、更自主（zhǔ）的机器人是继续提高自动（dòng）化水平的必要条件。机器人可（kě）用于仓（cāng）库和配（pèi）送领域，从而跟上并促进电（diàn）子商务的发展。机器人也可以执行（háng）吸尘和除草（cǎo）等（děng）日常家务。使用自主机器人可以（yǐ）提高生产力（lì）和效率，有助于改善（shàn）我（wǒ）们的生活，赋予生（shēng）活更多（duō）价值。