自主（zhǔ）机器人（rén）是智（zhì）能机器，无需人工控制或干预即可理解其环境并（bìng）从中（zhōng）导航。尽管自主机器（qì）人技（jì）术相对（duì）较新，但已在工厂、仓库、城市和家（jiā）庭等领（lǐng）域中广泛（fàn）应用。例如，自主机（jī）器人（rén）可（kě）用于（yú）在仓库周围运（yùn）输货物（如图（tú） 1 所（suǒ）示），或执行最后（hòu）一英里配送（sòng），而其他类型的机（jī）器人可用于家庭吸尘清洁或修（xiū）剪草坪。

图 1：机器人在仓库（kù）周围运输货物。

要实现自主性（xìng），机器人需能够在地图环境中自我感（gǎn）知和定位（wèi），动态（tài）检测周围（wéi）的障碍物（wù），跟踪这些障碍物（wù），规划到达指定（dìng）目的（de）地的路（lù）线（xiàn），并（bìng）控制车辆遵循该路（lù）线。此外，机器人必须只能（néng）在安全的（de）情况下执行（háng）这些（xiē）任务，避免对人身、财产或系统本（běn）身带来风险。随着人与机器人的互动愈（yù）加频繁（fán），它们不仅需要具备自主性、移动性和节能性，还（hái）需（xū）要（yào）满（mǎn）足功能安全（quán）要求。借（jiè）助传（chuán）感（gǎn）器、处（chù）理器和控制器件，设（shè）计人（rén）员可满（mǎn）足国际电（diàn）工委员会 61508 等功能（néng）安全标准（zhǔn）的严格要求。

自主机器人检（jiǎn）测的注意（yì）事项

可借助多种不同类型的传感器解（jiě）决伴（bàn）随自主机器人而（ér）来的挑战。下面详（xiáng）细介绍一下其中的两类传感器：

视（shì）觉传感器。视觉传感器可切实模（mó）拟人类的视觉和知觉。视觉（jiào）系统可（kě）以应对（duì）定位、障碍物（wù）检测（cè）和防撞等挑（tiāo）战（zhàn），因为它们具有高分辨率的空间（jiān）覆盖能（néng）力，并（bìng）且能够对物（wù）体进行（háng）检测和分类。与激光雷达（dá）等传感器相比，视觉传感器也更具成本（běn）效益，但视觉传感器是计算密集型传感器。

耗电量大的中央处（chù）理器 (CPU) 和图（tú）形处理器 (GPU) 可能会（huì）给功（gōng）耗受限的机器人（rén）系统带来挑战（zhàn）。设（shè）计节能（néng）机器人系（xì）统时，基（jī）于 CPU 或 GPU 的处（chù）理应尽可能少（shǎo）。高效视觉系统中的片上系统 (SoC) 应以高（gāo）速（sù）率、低功耗和低系统成本处（chù）理视觉信号链。用于（yú）视觉处理的 SoC 必（bì）须智能、安全且节（jiē）能。TDA4 处理（lǐ）器系（xì）列高度（dù）集成，采用异构架（jià）构设计，旨在以尽可能低的功耗提供计算机视觉（jiào）性能、深度学习处（chù）理、立体视觉功能和视频分析。

TI 毫米波雷达。在（zài）机器人应用中使用 TI 毫（háo）米波雷达是一种相（xiàng）对新颖的概（gài）念，但使用 TI 毫米（mǐ）波（bō）传感实现自主性的理（lǐ）念已经有（yǒu）一段时间。在汽车应用中（zhōng），TI 毫米波雷达是高（gāo）级驾（jià）驶辅助系统（tǒng） (ADAS) 中的（de）一个（gè）关键元（yuán）件（jiàn），用于监控车（chē）辆的周围（wéi）环境。您可以（yǐ）将一些类（lèi）似的 ADAS 概念（如环视监控或防撞）应用于机器（qì）人（rén）领域（yù）。

从传感技术的角度（dù）来看，TI 毫米波雷达具有一（yī）定独（dú）特性，因为此类传感器（qì）可提供物体的距离（lí）、速度（dù）和到达角度信（xìn）息（xī），能更好地指导机器人导航，从而避（bì）免撞击。基于（yú）雷（léi）达传感器数据，机器人可以根据（jù）所接近人或物的位置（zhì）、速度和轨（guǐ）迹，决（jué）定是继续安全行（háng）进，还是减速甚至（zhì）停止（zhǐ），如图 2 所示。

图 2：仓库机器人使用雷达传（chuán）感。

利用传感器融合和（hé）边缘 AI 解（jiě）决自主机（jī）器人的复杂（zá）问题（tí）

对（duì）于更复杂的应用，任何类型的单个传感器可能（néng）不足以实现自主性。最终，摄（shè）像头或雷（léi）达这样的多（duō）个传感（gǎn）器应（yīng）该用于同一系统中才能相得益彰（zhāng）。通过传感器融合，利用处理器（qì）中不同类型传感器（qì）的数据有助于（yú）应（yīng）对一些更为（wéi）复杂（zá）的自主机器人挑战（zhàn）。

传感器融合有助于使机器（qì）人更加（jiā）精（jīng）准，而使（shǐ）用边缘（yuán）人（rén）工（gōng）智能 (AI) 可使机（jī）器人变得智能。将（jiāng）边缘 AI 融入机器人（rén）系统可（kě）以帮助机器人智能地感知、做出决策和执（zhí）行（háng）操作。具有（yǒu）边缘 AI 的机器人（rén）可以智（zhì）能地检测物体及其位置，对（duì）物体进行分类（lèi）并采取相应的操作。例如，当机器人（rén）在杂乱的仓库中导航时，边缘 AI 可以帮（bāng）助机器人推（tuī）断出（chū）其（qí）路径（jìng）上有什（shí）么样的物（wù）体（tǐ）（包括人员、箱子（zǐ）、机器，甚至（zhì）其他（tā）机器人），并决定在（zài）这（zhè）些物体周（zhōu）围（wéi）导航的合（hé）适（shì）操作（zuò）。

在设计（jì）采用 AI 的机器人（rén）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（yú）边缘 AI 功能的（de）硬件加速器，能够帮（bāng）助（zhù）实时处理计算密（mì）集（jí）型任务。能够访问易于使（shǐ）用的边缘 AI 软件（jiàn）开发环（huán）境（jìng）则有助于简化和加快应用程序开发和硬件部署过程。您可以阅读“嵌（qiàn）入式边缘（yuán）AI应（yīng）用开发简化指南”一（yī）文，详细了解旨在助开发一臂之（zhī）力的 TI 免（miǎn）费工具、软件和服务。

结语

设（shè）计更智能、更（gèng）自主的机器人（rén）是继续提高自动化水平（píng）的（de）必要条件。机器人可用于仓库（kù）和配（pèi）送领域，从而跟上并促进电子商务（wù）的发展。机器人也可（kě）以执行吸尘和除（chú）草（cǎo）等日常（cháng）家务。使用自主机器人可以提高生产力（lì）和效（xiào）率，有助于改善（shàn）我（wǒ）们（men）的生活，赋予生活更多价（jià）值（zhí）。