48V-voedingsintegratie en precisiesensoren voor humanoïde robots

Allegro MicroSystems lanceert nieuwe 48V-voedingsarchitecturen en precisie-bewegingssensoren die zijn ontwikkeld voor toepassingen in fysieke kunstmatige intelligentie (PAI). De geïntegreerde oplossingen zijn ontworpen om de beperkingen op het gebied van grootte, gewicht en veiligheid in humanoïde robotica en collaboratieve omgevingen voor mens en robot aan te pakken.

Vooruitgang in de integratie van 48V-voedingen in krappe architecturen
Humanoïde robots maken steeds vaker gebruik van 48V-busarchitecturen om de massa van de bedrading te minimaliseren en weerstandsverliezen in hun mechanische structuren te verminderen. Het veilig verlagen van hogere spanningen in beperkte ruimtes vormt echter een aanzienlijke thermische en ruimtelijke uitdaging. Het A81481 geïntegreerde circuit voor energiebeheer (PMIC) lost dit technische knelpunt op door stroom- en veiligheidsfuncties direct vanaf de 48V-bus te beheren, waardoor externe voorregelaars overbodig worden.

Verpakt in een formaat van 6 × 6 mm, integreert de PMIC twee buck-regelaars, vijf low-dropout (LDO) uitgangen en een ASIL-D-conform watchdog-diagnosesysteem met drie circuits. Deze directe architectuur voor energiebeheer voedt gedistribueerde sensorgroepen, vereenvoudigt de routing op de printplaat en vermindert de totale omvang van het systeem en de materiaalkosten (BOM) met ongeveer 50 procent.

Oplossingen voor de nauwkeurigheid van gewrichten met een hoog koppel en magnetische interferentie
Actuatoren met een hoog koppel in de schouders, heupen en knieën van robots vereisen een uiterst nauwkeurige positionering onder constante mechanische belasting. De inductieve positiesensoren A17802 en A17803 behouden de betrouwbaarheid van de meting door variaties in de luchtspleet te tolereren via on-chip compensatie en geavanceerde filteralgoritmen. Hun inherente immuniteit voor magnetische strooivelden elimineert de noodzaak voor zware, ruimteverslindende magnetische afscherming, wat het gewicht van het gewricht verder optimaliseert. Om te passen in sterk beperkte actuatorontwerpen, is de A17803 ondergebracht in een ultracompacte QFN-behuizing.

Behendigheid van microgewrichten voor robotische eindeffectoren
Om de manipulatie van microgewrichten in robothanden en -vingers te ondersteunen, maakt het portfolio gebruik van solid-state technologieën als een compact alternatief voor traditionele draadgewonden resolvers en optische encoders. De CT310 tunneling magnetoweerstand (TMR) hoeksensor levert een hoeknauwkeurigheid van minder dan een graad in een 2 × 2 mm DFN-behuizing, en biedt een hoge weerstand tegen vervuiling, mechanische schokken en uitloopfouten. Daarnaast biedt de A33023 Hall-effectsensor een verwerking met lage latentie en de mogelijkheid om digitale uitgangen te configureren ter ondersteuning van strenge functionele veiligheidsdiagnoses.

Sarcomere Dynamics Inc. integreert momenteel deze bewegingscontrollers en voedings-IC's in zijn Scorpion-robotgrijper.

"Nauwkeurige bewegingsbesturing, accurate metingen en efficiënt energiebeheer zijn essentieel voor geavanceerde robotmanipulatie", verklaarde Harpal JS Mandaher, CEO van Sarcomere Dynamics Inc. "We zijn van plan deze samenwerking voort te zetten met onze volgende generatie ARTUS Dex, een robothand met 24 vrijheidsgraden die is ontworpen om bijna menselijke behendigheid te leveren in geavanceerde fysieke AI-toepassingen."

"Bij stationaire industriële robots zijn gewicht en omvang minder een beperking, omdat er gebruik kan worden gemaakt van dikke kabels, grote externe aandrijvingen en vloeistofkoelsystemen," merkte Andreas Friedrich op, Senior Director of Technology and Strategy bij Allegro MicroSystems. "Bij autonome humanoïde robots met meer dan 30 vrijheidsgraden telt echter elke gram en elke millimeter. Door 48V-energiebeheer, robuuste drivers en compacte inductieve en TMR-sensoren te combineren, leveren we geïntegreerde technologische bouwstenen die zijn ontworpen om het koppel te maximaliseren en strakke mechanische toleranties te beheersen."

Aanvullende context
In deze sectie worden technische specificaties en concurrentiebenchmarking beschreven die niet in het oorspronkelijke persbericht waren opgenomen.

In de sector van autonome robotica wordt de overschakeling op 48V-stroomdistributie steeds meer de standaard bij ontwikkelaars die de verhouding tussen vermogen en gewicht willen optimaliseren. De Allegro A81481 PMIC concurreert met sterk geïntegreerde 48V buck-controllers en oplossingen voor energiebeheer van Texas Instruments en Analog Devices. Terwijl concurrenten zich vaak richten op zeer efficiënte GaN-geïntegreerde oplossingen voor motoraandrijvingen, richt Allegro's directe integratie van ASIL-D-veiligheidsdiagnostiek naast de dubbele buck- en LDO-uitgangen zich specifiek op de strenge functionele veiligheidseisen van collaboratieve robotica die in de buurt van mensen opereert.

Voor hoekpositiebepaling concurreert de XtremeSense TMR-technologie direct met TMR-sensoren van Melexis en Infineon Technologies. Immuniteit voor magnetische strooivelden is een primaire benchmark geworden voor encoders in robotgewrichten. Allegro's integratie van on-chip compensatie voor variaties in de luchtspleet biedt een meetbaar voordeel bij het verkorten van de kalibratietijd tijdens de assemblage van robots in vergelijking met traditionele optische encoders, die schone bedrijfsomgevingen en een uiterst precieze mechanische uitlijning vereisen.

Bewerkt door Aishwarya Mambet, Induportals-redacteur, met ondersteuning van AI.

www.allegromicro.com