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來(lái)源：艾睿電子 目前市面上已經(jīng)有各種家用、商用、工業(yè)用機(jī)器人在廣泛應(yīng)用，這些機(jī)器人都需要結(jié)合各式各樣的傳感器，以便機(jī)器人能夠更智能的判斷位置、方向，做出正確的反應(yīng)，以往這些傳感器需要通過(guò)有線方式傳輸信號(hào)，使其在移動(dòng)時(shí)受到一些牽絆與限制，無(wú)線傳輸技術(shù)則將會(huì)是更好的技術(shù)選擇。本文將為您介紹用于AI機(jī)器人的無(wú)線傳輸技術(shù)，以及ST（意法半導(dǎo)體）的相關(guān)解決方案。 非接觸式無(wú)線傳輸便于機(jī)器人組裝與維護(hù) 目前市面上已經(jīng)有各式各樣的AI機(jī)器人，會(huì)在家庭、辦公室或工廠等不同的環(huán)境中工作，其形狀各異、運(yùn)動(dòng)方式也不同，這些機(jī)器人都會(huì)集成各種的傳感器，像是超聲波傳感器、攝像頭傳感器、電機(jī)轉(zhuǎn)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(hào)傳送給處理器／控制器，來(lái)進(jìn)行后續(xù)的信息判讀與處理，以往通常是通過(guò)有線方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，導(dǎo)致機(jī)器內(nèi)充斥各種電纜與連接器，這對(duì)機(jī)器的組裝與維護(hù)，都帶來(lái)不少的困擾。 另一方面，機(jī)器人的運(yùn)作環(huán)境中，通常條件較為惡劣，機(jī)器人需要在灰塵、鹽分、振動(dòng)等惡劣的環(huán)境中運(yùn)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(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)器人本身的運(yùn)動(dòng)帶來(lái)牽絆、拉扯，通過(guò)非接觸式的無(wú)線連接，則可讓機(jī)器的故障率大為降低，也可讓機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)更為自由。 此外，采用真正無(wú)連接器的電子設(shè)備、機(jī)器人，也可讓設(shè)備的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)潔、時(shí)尚，并可通過(guò)各種非接觸式配件改善用戶體驗(yàn)，并在設(shè)備之間帶來(lái)“點(diǎn)擊和同步”等創(chuàng)新功能，且設(shè)備的組裝更容易，若在醫(yī)療設(shè)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(wú)線傳輸方式將會(huì)是更好的技術(shù)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(wú)線方式來(lái)傳輸這些傳感器數(shù)據(jù)，相對(duì)于有線方式是更為便利的方式。當(dāng)然，無(wú)線傳輸技術(shù)也相當(dāng)多樣，像是Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee等技術(shù)，但如何兼顧速度、功耗之間的平衡，則是選擇時(shí)要注意的議題。除了上述的無(wú)線電傳輸技術(shù)之外，不需要經(jīng)過(guò)授權(quán)許可的60 GHz射頻毫米波段，能夠?qū)崿F(xiàn)前所未有的多千兆數(shù)據(jù)速率，且功耗相當(dāng)?shù)停@為短距離非接觸式連接開(kāi)辟了新的機(jī)會(huì)。 無(wú)線射頻毫米波信號(hào)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，在于其是利用射頻而非光或聲音進(jìn)行信號(hào)傳輸，因此不會(huì)受到煙霧、雨水和弱光等環(huán)境因素的影響，這種穩(wěn)定的特性使其能夠在室內(nèi)和室外應(yīng)用中都擁有不錯(cuò)的性能。 毫米波傳輸通常使用多個(gè)射頻頻段，不同地區(qū)對(duì)各個(gè)頻段的規(guī)范也有所差異，大多數(shù)射頻傳輸會(huì)使用24GHz、60GHz和77GHz無(wú)線電頻段。其中的24GHz超寬帶段（Ultra-wide Band, UWB），由于歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ETSI）和美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）制定的頻譜規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，自2018年9月起已經(jīng)禁止新產(chǎn)品使用24GHz UWB，所有使用24GHz UWB的現(xiàn)有產(chǎn)品必須在2022年之前逐步淘汰，因此已經(jīng)不再適合使用。 在汽車(chē)應(yīng)用中通常會(huì)使用77GHz頻段，但此頻段在全球多數(shù)地區(qū)中，在工廠、建筑和城市基礎(chǔ)設(shè)施之應(yīng)用中，包括需要人機(jī)互動(dòng)的應(yīng)用上會(huì)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(wú)線傳輸?shù)睦硐腩l段。
ST60可提供高數(shù)據(jù)速率且節(jié)能的無(wú)線鏈路 針對(duì)60 GHz頻段的射頻毫米波傳輸應(yīng)用，ST推出了ST60射頻收發(fā)器，可提供具有高數(shù)據(jù)速率且非常節(jié)能的無(wú)線鏈路，無(wú)需物理電纜和連接器即可進(jìn)行短距離（幾厘米）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，ST60提供一流的無(wú)線性能，傳輸速度高達(dá)6.25 Gbps，而且功耗極低。 ST60具有無(wú)與倫比的效率、非常小的外形尺寸和優(yōu)化材料清單（BOM）的創(chuàng)新架構(gòu)，使其非常適合個(gè)人電子產(chǎn)品、工業(yè)應(yīng)用、電腦和外圍設(shè)備的廣泛應(yīng)用。ST60收發(fā)器無(wú)連接器解決方案，是具有高數(shù)據(jù)速率的小型優(yōu)化無(wú)線鏈路收發(fā)器，可實(shí)現(xiàn)短距離、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)非接觸式通信的突破，它可提供板對(duì)板的非接觸式連接，可去除電子設(shè)備中的柔性電纜，也可去除工業(yè)電子系統(tǒng)中因彎曲和轉(zhuǎn)彎而承受機(jī)械應(yīng)力的電纜，這種無(wú)連接器解決方案，特別適用于防水和防塵無(wú)線設(shè)備，并可用于對(duì)移動(dòng)中的設(shè)備到設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)同步的無(wú)縫對(duì)接，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，可避免連接器端口受到環(huán)境干擾，是適用于工業(yè)應(yīng)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(fā)器 ST推出的ST60A3G1是具有封裝天線（Antenna-in-Package，AiP）的60 GHz射頻收發(fā)器A3系列，具有60 GHz V波段收發(fā)器，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)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(fā)器和天線的緊湊型解決方案。 ST60A3G1可以半雙工模式運(yùn)行，具有44 dB典型總鏈路預(yù)算，以及高達(dá)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(jìn)行接收／發(fā)送時(shí)僅需110/130毫瓦（典型值），采用UART/GPIO/I2C接口傳輸時(shí)則為90 mW（典型值），待機(jī)時(shí)僅需13 μW的低功耗，具有優(yōu)化的材料清單，無(wú)需外部匹配網(wǎng)絡(luò)和時(shí)鐘參考，其參考時(shí)鐘可用于射頻鏈路的一端，以符合特定的區(qū)域法規(guī)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(fā)器模塊包含通用輸入／輸出（GPIO），在隧道模式下也可使用。若結(jié)合ST無(wú)線充電解決方案，傳感器可封裝在密封盒中，以便于在嚴(yán)重干擾的環(huán)境下工作。 ST60A3G1可應(yīng)用于非接觸式測(cè)試工廠自動(dòng)化和售后服務(wù)、無(wú)孔個(gè)人設(shè)備、非接觸式配件、非接觸式個(gè)人設(shè)備的對(duì)接集線器和數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)非接觸式連接器、板對(duì)板連接和柔性電纜替換。 結(jié)語(yǔ) 使用無(wú)線傳輸技術(shù)來(lái)替代電纜與連接器，已經(jīng)是AI機(jī)器人應(yīng)用的主流發(fā)展方向，便于提升機(jī)器人組裝與維護(hù)的效率。ST推出的ST60系列射頻收發(fā)器，具備高傳輸速度、低功耗的特性，可替換掉AI機(jī)器人產(chǎn)品內(nèi)的電纜與連接器，是提升AI機(jī)器人性能表現(xiàn)的最佳解決方案。 |
