自主机器人是智能机器，无需人工控制（zhì）或干预即可理解其环境（jìng）并从中导航。尽管自主机器人技（jì）术相对较新，但已在工厂、仓库（kù）、城市和家庭（tíng）等领域中广泛应用。例如，自主机器人可（kě）用于（yú）在（zài）仓库周围运输（shū）货物（如图（tú） 1 所示），或执（zhí）行最（zuì）后一（yī）英（yīng）里配送，而其他类型的机器人可（kě）用于（yú）家庭（tíng）吸尘清洁或修剪（jiǎn）草坪。

图 1：机器人在仓库（kù）周（zhōu）围运输（shū）货（huò）物（wù）。

要（yào）实现自（zì）主性，机器人需能够在地图环境（jìng）中自我感知（zhī）和定位，动态检（jiǎn）测周围的障碍物，跟（gēn）踪（zōng）这些障碍物，规划到达（dá）指定（dìng）目的地的路线，并控制车辆遵（zūn）循（xún）该路线（xiàn）。此（cǐ）外（wài），机器人必须只能在安全的情况下执（zhí）行这些任务（wù），避免对人身、财（cái）产或系统本（běn）身带（dài）来风（fēng）险。随着人（rén）与（yǔ）机器人的互（hù）动愈加频繁，它们不仅需要具备自主性、移动性（xìng）和节能性，还需要满足（zú）功能安全要求。借（jiè）助（zhù）传感器（qì）、处理器和控制器件（jiàn），设计人员可满足（zú）国际电工委（wěi）员会 61508 等功能安全标准的严格（gé）要求。

自主（zhǔ）机（jī）器人（rén）检测的注意事项

可（kě）借（jiè）助多种（zhǒng）不（bú）同（tóng）类型（xíng）的（de）传感器解决伴随（suí）自（zì）主机器人（rén）而来的（de）挑（tiāo）战。下面详细介绍一下其中的两（liǎng）类传感器：

视（shì）觉（jiào）传感器。视觉传感器可切实模拟人（rén）类的视觉和（hé）知觉（jiào）。视觉（jiào）系统可以（yǐ）应对定（dìng）位、障碍物检测和（hé）防撞等挑战，因为它（tā）们具有高分辨（biàn）率的空间覆盖能力，并且能（néng）够（gòu）对物体进行检测和（hé）分类。与激光雷达等传感器相比，视觉（jiào）传感器（qì）也更具（jù）成本（běn）效（xiào）益，但视觉（jiào）传（chuán）感器是（shì）计算密集型传感器（qì）。

耗电量大的（de）中央处理器 (CPU) 和图形处理（lǐ）器 (GPU) 可能会给功耗受限的机器人系统带来（lái）挑战（zhàn）。设计节（jiē）能（néng）机器人系统时，基于（yú） CPU 或 GPU 的（de）处（chù）理应尽可能少。高效（xiào）视觉（jiào）系统中的片上系统 (SoC) 应以高速率、低功耗和低系统成本处理（lǐ）视觉信号链。用于视觉处理的 SoC 必须智能（néng）、安全且节能。TDA4 处理（lǐ）器系列高度集成（chéng），采用异构架（jià）构设计，旨在以尽（jìn）可能低的功耗提（tí）供（gòng）计算机视觉（jiào）性能、深度学习处理（lǐ）、立体视（shì）觉功能和视频（pín）分析。

TI 毫米波雷（léi）达。在机器人应（yīng）用中使用 TI 毫米波雷达是一种相对（duì）新颖的概（gài）念（niàn），但（dàn）使用 TI 毫米波传感实（shí）现（xiàn）自主（zhǔ）性的理念（niàn）已经（jīng）有一（yī）段时间。在汽车应用（yòng）中，TI 毫米波雷达（dá）是高级驾驶辅助系统 (ADAS) 中的一个（gè）关键元件，用于监控车辆的周围环（huán）境。您可以将一些（xiē）类似的 ADAS 概念（如环视监控或防撞（zhuàng））应用于机器人（rén）领域。

从传感技（jì）术的角度来（lái）看，TI 毫（háo）米波雷达具有（yǒu）一定（dìng）独特性，因为此类（lèi）传感（gǎn）器可提供物（wù）体的距离、速度和（hé）到达角（jiǎo）度（dù）信（xìn）息，能更好地（dì）指导机器人导航，从而避免撞击（jī）。基于雷达传感器（qì）数据，机器人可以根据所接近人或物的位置、速度和轨迹（jì），决定是继续安全行进（jìn），还是减（jiǎn）速甚至停止，如图（tú） 2 所示。

图 2：仓库机器（qì）人使用雷达（dá）传感。

利用传感器融（róng）合（hé）和边缘（yuán） AI 解决自主机器人的复杂问题

对（duì）于更复杂的应（yīng）用（yòng），任何类（lèi）型（xíng）的单（dān）个传（chuán）感（gǎn）器可（kě）能不足以实现自主性（xìng）。最终，摄像头或雷达这样的多个传感器（qì）应该（gāi）用（yòng）于同一系（xì）统（tǒng）中才能相得益彰。通过（guò）传感器融合，利（lì）用（yòng）处理器（qì）中不同（tóng）类型（xíng）传感器的数据有助（zhù）于应对一些更为复（fù）杂的（de）自主机器人挑战（zhàn）。

传感器融（róng）合有（yǒu）助于使机器人（rén）更加精准（zhǔn），而使（shǐ）用边缘人工智能 (AI) 可使机器人变得智能。将边缘 AI 融入机器人系统可以帮助机（jī）器人智能地感知、做出决策和执行操（cāo）作。具（jù）有边缘（yuán） AI 的机器人（rén）可以（yǐ）智能地检测物体及其位置，对物体进行分类并采取相（xiàng）应的操作。例（lì）如，当机器人在杂乱的仓库中导航时，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（包括人员、箱子（zǐ）、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（cǎi）用 AI 的机器人系统时，硬件和软件均有（yǒu）一些（xiē）设计考虑事项。TDA4 处（chù）理器系列具（jù）有适用于边缘 AI 功（gōng）能的硬件加速器，能够帮助实时处（chù）理（lǐ）计（jì）算（suàn）密集（jí）型任务。能够访问易于使用（yòng）的边缘 AI 软件开发（fā）环境则有助于（yú）简化和加快应（yīng）用程序（xù）开发（fā）和硬（yìng）件（jiàn）部（bù）署过程。您可以（yǐ）阅读“嵌入式边缘AI应用开（kāi）发简（jiǎn）化指南”一文，详细（xì）了解旨在（zài）助开发一（yī）臂之（zhī）力的 TI 免费工具、软件和服务。

结语（yǔ）

设计更智能、更自主的机器人是继（jì）续提高（gāo）自动化水平（píng）的（de）必要条件。机器人可（kě）用于仓库和（hé）配（pèi）送领域，从而跟（gēn）上并促进电子商务的（de）发（fā）展。机器（qì）人也可以执行吸尘和除草等日（rì）常（cháng）家务。使用自主机器（qì）人可以（yǐ）提（tí）高生产（chǎn）力和（hé）效率，有（yǒu）助于改（gǎi）善我们的生活，赋予生活更多价值（zhí）。