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來源：艾睿電子 目前市面上已經有各種家用、商用、工業用機器人在廣泛應用，這些機器人都需要結合各式各樣的傳感器，以便機器人能夠更智能的判斷位置、方向，做出正確的反應，以往這些傳感器需要通過有線方式傳輸信號，使其在移動時受到一些牽絆與限制，無線傳輸技術則將會是更好的技術選擇。本文將為您介紹用于AI機器人的無線傳輸技術，以及ST（意法半導體）的相關解決方案。 非接觸式無線傳輸便于機器人組裝與維護 目前市面上已經有各式各樣的AI機器人，會在家庭、辦公室或工廠等不同的環境中工作，其形狀各異、運動方式也不同，這些機器人都會集成各種的傳感器，像是超聲波傳感器、攝像頭傳感器、電機轉速傳感器、紅外傳感器、陀螺儀、懸崖傳感器、防撞傳感器等，這些各式各樣的傳感器都需要將收集到的信號傳送給處理器／控制器，來進行后續的信息判讀與處理，以往通常是通過有線方式來傳輸數據，導致機器內充斥各種電纜與連接器，這對機器的組裝與維護，都帶來不少的困擾。 另一方面，機器人的運作環境中，通常條件較為惡劣，機器人需要在灰塵、鹽分、振動等惡劣的環境中運行，若是采用有線連接方式，這些電纜與連接器將容易松脫、硬化，有時也會對機器人本身的運動帶來牽絆、拉扯，通過非接觸式的無線連接，則可讓機器的故障率大為降低，也可讓機器人的運動更為自由。 此外，采用真正無連接器的電子設備、機器人，也可讓設備的設計更為簡潔、時尚，并可通過各種非接觸式配件改善用戶體驗，并在設備之間帶來“點擊和同步”等創新功能，且設備的組裝更容易，若在醫療設備采用非接觸式操控，也可以減少疾病的傳播，非接觸式的無線傳輸方式將會是更好的技術選擇。 
60 GHz射頻毫米波適合用于短距離非接觸式連接 采用無線方式來傳輸這些傳感器數據，相對于有線方式是更為便利的方式。當然，無線傳輸技術也相當多樣，像是Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等技術，但如何兼顧速度、功耗之間的平衡，則是選擇時要注意的議題。除了上述的無線電傳輸技術之外，不需要經過授權許可的60 GHz射頻毫米波段，能夠實現前所未有的多千兆數據速率，且功耗相當低，這為短距離非接觸式連接開辟了新的機會。 無線射頻毫米波信號傳輸的優勢，在于其是利用射頻而非光或聲音進行信號傳輸，因此不會受到煙霧、雨水和弱光等環境因素的影響，這種穩定的特性使其能夠在室內和室外應用中都擁有不錯的性能。 毫米波傳輸通常使用多個射頻頻段，不同地區對各個頻段的規范也有所差異，大多數射頻傳輸會使用24GHz、60GHz和77GHz無線電頻段。其中的24GHz超寬帶段（Ultra-wide Band, UWB），由于歐洲電信標準協會（ETSI）和美國聯邦通信委員會（FCC）制定的頻譜規則和標準，自2018年9月起已經禁止新產品使用24GHz UWB，所有使用24GHz UWB的現有產品必須在2022年之前逐步淘汰，因此已經不再適合使用。 在汽車應用中通常會使用77GHz頻段，但此頻段在全球多數地區中，在工廠、建筑和城市基礎設施之應用中，包括需要人機互動的應用上會有些限制，而60GHz頻段的使用則并未受到限制，使60GHz成為射頻毫米波無線傳輸的理想頻段。
ST60可提供高數據速率且節能的無線鏈路 針對60 GHz頻段的射頻毫米波傳輸應用，ST推出了ST60射頻收發器，可提供具有高數據速率且非常節能的無線鏈路，無需物理電纜和連接器即可進行短距離（幾厘米）點對點通信，ST60提供一流的無線性能，傳輸速度高達6.25 Gbps，而且功耗極低。 ST60具有無與倫比的效率、非常小的外形尺寸和優化材料清單（BOM）的創新架構，使其非常適合個人電子產品、工業應用、電腦和外圍設備的廣泛應用。ST60收發器無連接器解決方案，是具有高數據速率的小型優化無線鏈路收發器，可實現短距離、點對點非接觸式通信的突破，它可提供板對板的非接觸式連接，可去除電子設備中的柔性電纜，也可去除工業電子系統中因彎曲和轉彎而承受機械應力的電纜，這種無連接器解決方案，特別適用于防水和防塵無線設備，并可用于對移動中的設備到設備進行數據同步的無縫對接，適用于惡劣的工業環境，可避免連接器端口受到環境干擾，是適用于工業應用的非接觸式連接器解決方案。
低延遲、低功耗的短距離非接觸式連接射頻收發器 ST推出的ST60A3G1是具有封裝天線（Antenna-in-Package，AiP）的60 GHz射頻收發器A3系列，具有60 GHz V波段收發器，可實現高達480 Mbit/s的短距離非接觸式連接，并僅有7ns的低延遲，比5G的1ms延遲還要低，是集成了完整射頻收發器和天線的緊湊型解決方案。 ST60A3G1可以半雙工模式運行，具有44 dB典型總鏈路預算，以及高達6 cm的自由空間傳播損耗，支持eUSB2、UART、GPIO和I2C射頻隧道，采用單1.8 V電源供電，其在采用eUSB2接口進行接收／發送時僅需110/130毫瓦（典型值），采用UART/GPIO/I2C接口傳輸時則為90 mW（典型值），待機時僅需13 μW的低功耗，具有優化的材料清單，無需外部匹配網絡和時鐘參考，其參考時鐘可用于射頻鏈路的一端，以符合特定的區域法規需求。 ST60A3G1采用VFBGA 2.9 mm x 4.1 mm x 0.8 mm，0.4 mm間距的23球微型外形封裝，收發器模塊包含通用輸入／輸出（GPIO），在隧道模式下也可使用。若結合ST無線充電解決方案，傳感器可封裝在密封盒中，以便于在嚴重干擾的環境下工作。 ST60A3G1可應用于非接觸式測試工廠自動化和售后服務、無孔個人設備、非接觸式配件、非接觸式個人設備的對接集線器和數據傳輸、工業非接觸式連接器、板對板連接和柔性電纜替換。 結語 使用無線傳輸技術來替代電纜與連接器，已經是AI機器人應用的主流發展方向，便于提升機器人組裝與維護的效率。ST推出的ST60系列射頻收發器，具備高傳輸速度、低功耗的特性，可替換掉AI機器人產品內的電纜與連接器，是提升AI機器人性能表現的最佳解決方案。 |
