휴머노이드 로봇

미래의 로봇을 구축하기 위한 포괄적인 시스템 수준 솔루션

TI의 시스템 수준의 솔루션으로 더 안전하고 스마트하며 컴팩트한 휴머노이드 로봇을 설계하세요. 로봇 설계에 TI의 첨단 질화 갈륨(GaN), 게이트 드라이버 및 정밀 감지 장치를 활용하면 산업 전반에 걸친 진전을 통해 생산성을 높이고, 안전성을 높이며, 일상 생활을 개선하는 동시에 비용 및 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

휴머노이드 로봇 애플리케이션 선택

휴머노이드 로봇 애플리케이션 관련 설계 리소스를 살펴보세요. 서브시스템 제품 권장 사항을 포함한 대화형 레퍼런스 다이어그램부터 기술 백서와 인기 급상승 블로그 게시물에 이르기까지, 설계 사이클 속도를 높이는 데 필요한 애플리케이션 리소스를 여기에서 확인할 수 있습니다.

오른쪽 다이어그램과 상호 작용하여 휴머노이드 로봇 애플리케이션을 살펴보세요.

탐색 및 감지

휴머노이드 로봇의 탐색과 감지에는 주변 환경의 여러 요소를 인식하기 위해 수많은 센서로부터 실시간 데이터 수집 과정이 포함됩니다. 휴머노이드 로봇은 장애물 탐지, 경로 계획, 복잡한 환경에서 자율 탐색을 위한 정밀한 이동을 할 수 있도록 알고리즘을 사용하여 센서 입력을 처리합니다.

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위치 센서

휴머노이드 로봇이 위치를 감지하기 위해서는 고성능 광학, 자기, 유도 감지 기술이 필요합니다. 이러한 설계는 풋프린트가 작아야 하고, 광범위한 산업용 온도 범위에서 작동할 수 있는 소형 인코더에 맞는 저전력 반도체 솔루션이 필요하며, 안정적인 위치 감지를 위한 EMC(전자기 호환성) 내성 인터페이스를 갖춰야 합니다.

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배터리 관리 시스템

TI의 통합 회로와 레퍼런스 설계를 활용하면 배터리 팩 모니터링, 보호, 셀 밸런싱 및 측정을 위한 휴머노이드 로봇 BMS(배터리 관리 시스템) 설계를 구현할 수 있습니다.

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시스템 컨트롤러

휴머노이드 로봇의 시스템 컨트롤러는 로봇의 뇌 역할을 하며, 센서 데이터를 처리해 주변 환경을 인식하고 결정을 내리거나 움직임을 제어합니다. 시스템 컨트롤러는 걷기, 사물 조작, 사람과의 상호 작용과 같은 작업을 관리합니다.

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단일 및 다중 축 서보 드라이브

TI의 통합 회로 및 레퍼런스 설계를 이용하면 휴머노이드 로봇을 위한 컴팩트하고 효율적인 완전 보호 전력계 모듈을 만들 수 있습니다. TI 아날로그 및 임베디드 프로세서를 이용하면 모터 컨트롤 성능이 개선되고 IEC 절연 및 EMC(전자기 호환성) 요구 사항을 초과 달성합니다.

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탐색 및 감지
위치 센서
배터리 관리 시스템
시스템 컨트롤러
단일 및 다중 축 서보 드라이브

휴머노이드 로봇 시스템에 TI를 선택하는 이유

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스마트하고 안전하고 컴팩트한 로봇 모터 드라이브 제작

TI GaN 장치와 게이트 드라이버를 사용하면 작고 효율적이며 안전한 서보 드라이브를 구축할 수 있습니다. 고정밀 전류 감지 및 인코더로 더 정밀한 모터 제어 가능 

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지능형 감지, 인식 및 탐색 개발

TI의 프로세서 제품군은 인식, 센서 퓨전 및 내비게이션을 위한 고성능 에지 AI 컴퓨팅을 제공합니다. TI의 밀리미터파 레이더 포트폴리오는 휴머노이드 로봇을 위한 고정밀 감지를 지원합니다.

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기능 안전 시스템 요구 사항 충족

TI의 아날로그 및 임베디드 집적 회로의 온칩 안전 기능을 사용하여 더 낮은 시스템 수준 비용으로 IEC 61508, ISO 13849 및 ISO 26262와 같은 안전 표준을 달성하세요.

더 안전하고 더 스마트한 휴머노이드 로봇 엔지니어링

작고 효율적이며 완벽하게 보호되는 서보 드라이브 전력계 모듈 생성

휴머노이드 로봇은 작은 공간에서 높은 전력 밀도와 정밀한 제어가 필요한 수많은 모터에 의존합니다. GaN 기술은 통합 드라이버 덕분에 금속 산화막 반도체 전 계 효과 트랜지스터 대안 대비 전력계의 크기를 50% 이상 줄입니다. 스위칭 손실을 가진 GaN은 수백 킬로헤르츠 범위에서 고주파 펄스 폭 변조 제어를 지원합니다. 과도한 열 없이 효율성을 유지할 수 있는 능력은 휴머노이드 로봇 시스템의 복잡한 고성능 요구 사항을 해결하는 데 도움이 됩니다.

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Application brief
Gate Driver Design Requirements for Humanoid Robot Motor Drives
TI는 다양한 설계 사양을 구현해 사용 환경에서 빠르게 반응하는 로봇을 제작할 수 있도록 고객을 지원하는 다양한 통합 회로 포트폴리오를 보유하고 있습니다.
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Application brief
Precision Current Sensing in Humanoid Robots
TI의 기능적으로 절연된 전류 센싱 모듈레이터를 선택하면 소형 폼 팩터에서 최고 수준의 정밀도와 함께 블랭킹 시간 없이 PWM 사이클 전체에서 높은 CMTI와 연속 감지가 가능합니다. 
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Technical article
고급 전류 및 전압 감지로 초정밀 로봇을 구현하는 방법
DRV7308 같은 GaN 기반 IPMS의 발전은 가전 및 HVAC 시스템의 모터 드라이브의 전력 밀도, 전원 공급 및 효율성을 높이는 동시에 시스템 비용을 절감하고 안정성을 높이는 데 계속 도움이 될 것입니다.
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전력계을 위한 주요 제품
LMG2100R026 활성 100V 2.6mΩ 하프 브리지 질화 갈륨(GaN) 전력계
신규 AMC0106M05 활성 전류 감지를 위한 ±50mV 입력이 기능적으로 격리된 델타-시그마 모듈레이터
DRV8350 활성 102V 최대 3상 스마트 게이트 드라이버

부드럽고 정확한 모션을 빠르게 달성

휴머노이드 로봇은 정확한 이동과 속도를 달성하기 위해 모터 전류, 전압 및 위치를 지속적으로 실시간으로 측정해야 합니다. TI의 C2000™ 마이크로컨트롤러 및 Sitara™ 프로세서는 로봇이 정밀도, 안정성 및 안전을 통해 작동하도록 보장하는 고성능 실시간 제어를 제공합니다. 통신 및 처리 지연을 최소화하도록 설계된 이러한 프로세서는 동급 최고의 모션 제어, 사이클 시간 및 경로 정확도를 제공하여 현대 휴머노이드 로봇 시스템의 증가하는 성 능 요구 사항을 충족합니다.

비디오
분산형 다중 축 모터 제어
TI의 분산형 다중 축 서보 드라이브 아키텍처를 사용하여 실시간 제어를 더 긴밀하게 활용하세요.
Technical article
What is “real-time control” and why do you need it?
실시간 제어는 폐쇄 루프 시스템이 정의된 시간 범위 내에서 데이터를 수집하고 데이터를 처리하고 시스템을 업데이트하는 기능입니다. 시스템이 정의된 시간 범위를 벗어나면 안정성, 정밀도 및 효율성이 저하됩니다.
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Technical article
How to achieve precise motion control in industrial drives
산업용 드라이브에는 감지에서 처리, 작동에 이르기까지 실시간 제어 설계의 세 가지 기본 하위 시스템을 모두 포함하는 정밀한 모션 제어에 중요한 역할을 하는 요소들이 많습니다.
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모터 컨트롤을 위한 주요 제품
신규 AM2612 활성 실시간 제어, 안전 및 보안 기능을 갖춘 500MHz 듀얼 코어 Arm® Cortex®-R5F 기반 MCU
TMS320F28P650DK 활성 C2000™ 32비트 MCU, 2x C28x+CLA CPU, 잠금 단계, 1.28MB 플래시, 16b ADC, HRPWM, EtherCAT, CAN-FD, AES

시기적절한 통신으로 정밀하고 안전한 모션 구현

휴머노이드 로봇에서 정밀하고 안전한 모션을 위해서는 시스템 간에 시기적절한 데이터 교환을 위해 표준 또는 싱글 페어 이더넷(SPE)과 같은 실시간 통신 인터페이스가 필수적입니다. TI의 고성능 실시간 MCU와 결합된 최신 물리적 계층(PHY)은 최대 기가비트 속도의 다양한 산업용 통신 프로토콜을 지원하는 동시에 고급 로봇 설계에서 케이블 무게, 복잡성 및 장애 지점을 줄이는 데 도움이 됩니다.

Application note
How and Why to Use Single Twisted-Pair Ethernet (SPE) for Industrial Robotics Environments (Rev. A)
이 문서에서는 로봇 애플리케이션을 위한 SPE(Base-T1)의 이점과 로봇 시스템을 위한 작고 효율적이며 안정적인 저잡음 통신 인터페이스를 사용하여 설계할 때의 주요 과제에 대해 설명합니다.
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Application note
EMC/EMI Compliant Design for Single Pair Ethernet
이 애플리케이션 노트는 전원 공급 장치 및 클로킹 체계에 중점을 두고 전자기 간섭 및 전자기 호환성 테스트를 통과하는 데 도움이 되는 회로도 및 레이아웃 관행에 대한 지침을 제공합니다.
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통신을 위한 주요 제품
DP83TC812S-Q1 활성 RGMII 및 SGMII를 지원하는 TC-10 규격 준수 100BASE-T1 차량용 이더넷 PHY
DP83826E 활성 MII 인터페이스와 향상된 모드를 갖춘 낮은 지연 시간 10/100Mbps PHY
TCAN1042-Q1 활성 유연한 데이터 전송률을 지원하는 오토모티브 고장 방지 CAN 트랜시버

안전 위협에 대한 응답 시간의 저하 없이 로봇의 성능과 속도 향상

TI의 고정밀 mmWave 센서 포트폴리오를 통해 긴밀한 휴머노이드 로봇의 협업을 가능하게 합니다. TI의 mmWave 레이더 센서는 360도 뷰를 통해 정밀한 데이 터 수집을 지원하며, 설계에서 최고 수준의 정밀도를 달성할 수 있습니다. 또한 TI의 레이더 기술은 안전 설계 주기를 용이하게 하기 위해 TÜV SÜD(Technischer Überwachungsverein)로부터 안전 무결성 레벨 2 인증을 받았으며 레이더 보호 장치에 대한 국제전기기술위원회(IEC) 61496-5 표준의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

레퍼런스 디자인
LiDAR를 위한 나노초 레이저 드라이버 레퍼런스 설계
TI의 LiDAR(Light Distancing and Ranging) 레퍼런스 설계는 좁은 펄스 애플리케이션을 위한 LMG1020 및 LMG1025-Q1 저압측 게이트 드라이버를 제공합니다. 
비디오
웨비나: 로봇의 감지 기능
mmWave, 초음파, 광학 센서와 같은 다양한 센서를 통해 협동 로봇이 인간과 협력하고 공존하며 공동 작업하는 방법과 자율 주행 차량이 센서를 통해 물체를 감지하고 피하는 방법을 알아보세요.
비디오
TI mmWave 전문가들이 기능 안전에 대해 토론합니다.
이 비디오에서는 최종 애플리케이션을 위한 기능 안전 개발을 용이하게 하기 위해 TI의 레이더 센서와 함께 제공되는 기능 및 리소스에 대해 설명합니다.
안전한 센서 기술을 위한 주요 제품
IWR6843 활성 단일 칩 60GHz~64GHz 지능형 mmWave 센서 - 처리 기능 통합
TDA4VM 활성 비전 인식 및 분석을 위한 듀얼 Arm® Cortex®-A72, 8 TOPS AI, C7xDSP 및 GPU를 탑재한 SoC
LMG1020 활성 나노 두 번째 입력 펄스에 5V UVLO를 지원하는 7A/5A 단일 채널 게이트 드라이버

기능 안전 시스템 인증 간소화

TI의 기능 안전 준수 센서 및 프로세서로 IEC 61508과 같은 기능 안전 표준의 엄격한 요구 사항을 충족하세요. TI는 기능 안전 인증 엔지니어와 기능 안전 FIT(Failures in Time) 비율, 고장 모드, 영향 및 진단 분석, 안전 인증서 및 소프트웨어 진단 라이브러리 등의 사용 가능한 문서 및 리소스를 제공하여 인증 프로세스를 간소화할 수 있도록 돕습니다.

다운로드
White paper
Optimizing functional safety for industrial robots
이 백서에서는 산업용 로봇 프로세서의 기능 안전에 대해 설명하고 기능 안전을 구현하기 위한 몇 가지 옵션을 살펴봅니다.
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Functional safety information
Design Smaller Safe Torque Off (STO) Systems Using 3-Phase Smart Gate Drivers
차세대 STO(Safe-Torque-Off) 시스템 설계를 위한 TI기능 안전 품질 관리 장치로 출시된 3상 스마트 게이트 드라이버에 대해 알아보세요.
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비디오 시리즈
TI의 기능 안전
아날로그 및 임베디드 프로세싱 제품을 사용해 ISO 13849 및 IEC 61508과 같은 기능 안전 표준의 엄격한 요구 사항을 충족하세요. TI 전문가의 도움을 받아 기능 안전 시스템 인증을 간소화하세요.

녹음 경로에서 재생까지: 전체 TI 오디오 스택

로봇 오디오 경로의 모든 단계에서 선명하고 효율적이며 안정적인 사운드를 제공합니다. TI의 오디오 증폭기 및 컨버터는 발열 및 소비 전력을 최소화하는 동시에 고전력 출력과 정밀 필터링을 제공합니다. 

지능형 기능과 결합된 TI 장치는 예를 들어 무음을 감지해 소비 전력을 줄이는 음성 활동 감지 기능과 안전한 작동 및 스피커 수명 연장을 보장하는 스피커 보호 기능 등, 생생한 오디오 경험을 구현할 수 있습니다. 실시간 부하 진단을 통해서는 실시간으로 오류를 감지하여 손상을 방지하며, 모니터링 시스템이 로봇 설계에서 안정적인 오디오 성능을 보장하도록 지원합니다.

Application note
How to use the Voice Activity Detection in the TAx511x and TAx521x
음성 활동 감지 알고리즘은 음성으로 트리거되는 시스템 활성화 메커니즘입니다. 이 기능을 사용하면 장치 또는 시스템이 절전 모드로 전환되어 음성 활동이 없을 때 전력을 최소로 소모합니다. 
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Application note
SmartPA Speaker Protection Algorithm
이 애플리케이션 노트에서는 과도한 사용으로 인한 스피커의 손상을 방지하기 위해 TI의 SmartPA 시스템에 적용된 스피커 보호 알고리즘에 대해 설명합니다.
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전체 오디오 솔루션을 위한 주요 제품
신규 TAS6511-Q1 활성 전류 감지를 지원하는 차량용, 45W, 2MHz, 1채널 디지털 입력 클래스 D 오디오 증폭기
신규 TAA5412-Q1 활성 112dB 동적 범위, 고전압 입력, 마이크 바이어스 및 진단 기능을 지원하는 차량용 스테레오 오디오 ADC
TAS2781 활성 25W, 4.5V~23V, 디지털 입력 통합 오디오 프로세싱 스피커 보호 클래스 D 증폭기
애플리케이션 요약
일체형 3상 스마트 게이트 드라이버를 사용하여 더 작은 STO 시스템 설계
이 문서에서는 STO 요구 사항, 시장 동향, 기존 솔루션, DRV8350F 및 DRV8353F를 사용한 소형 STO(Safe Torque-Off) 설계의 접근 방식에 대해 설명합니다.
레퍼런스 디자인
통합 모터 드라이브를 위한 48V, 85A 소형 폼 팩터 3상 인버터 레퍼런스 설계

이 레퍼런스 설계는 48V DC 입력, 85ARMS 출력, 3상 모터 드라이브 인버터를 보여줍니다. 100V 지능형 하프 브리지 게이트 드라이버 DRV8162L은 작은 크기와 견고하고 효율이 높은 전력계를 지원합니다. STO(Safe Torque Off) 기능을 위해 DRV8162L의 분할 전원 공급 아키텍처를 사용하는 멀티 채널 셧다운 경로가 제안됩니다. DRV8162L의 내부 VDS 모니터 및 보호 기능은 과전류 고장으로부터 장치를 보호합니다. 정밀 모터 전류 감지는 INA241A를 사용하여 위상 A와 B, 그리고 (...)

레퍼런스 디자인
통합 모터 드라이브를 위한 48V/16A 소형 폼 팩터 3상 GaN 인버터 레퍼런스 설계
이 레퍼런스 설계는 모터 통합 서보 드라이브 및 로봇 애플리케이션용으로 특별히 통합된 GaN FET, 드라이버 및 부트스트랩 다이오드가 내장된 세 개의 LMG2100R044 100V, 35A GaN(질화 갈륨) 하프 브리지를 사용하는 고전력 밀도 12V~60V 3상 전력계를 보여줍니다. IN241A 전류 감지 증폭기 또는 AMC0106M05 기능성 절연 델타-시그마 모듈레이터를 통해 정확한 위상 전류 감지를 달성할 수 있으며, DC 링크 및 위상 전압도 측정되어 InstaSPINFOC™와 같은 고급 무센서 설계의 유효성을 검사할 (...)

휴머노이드 로봇 관련 레퍼런스 디자인

레퍼런스 설계 선택 툴을 사용하여 애플리케이션 및 매개 변수에 가장 적합한 설계를 찾을 수 있습니다.

Apollo와 같은 유머노이드는 근로자를 보완하고 지지하여 현대 인력이 직면한 여러 문제점을 해결할 수 있고, TI는 그에 필요한 지원 기술을 개발하는 데 매진하고 있습니다. 
– Errol Leon | 텍사스 인스트루먼트, 로봇 시스템 및 마케팅

기술 리소스

리소스
리소스
휴머노이드 및 모바일 로봇 엔지니어를 위한 가이드
설계가 점점 더 복잡해짐에 따라 TI는 엔지니어들이 첨단 반도체와 시스템 수준의 전문 지식을 통해 차세대 로봇을 더 빠르게 구현할 수 있도록 지원하고 있습니다. 주요 설계 인사이트를 살펴보고 개발을 바로 시작하세요.
Application note
Application note
How and Why to Use Single Twisted-Pair Ethernet (SPE) for Industrial Robotics Environments (Rev. A)
산업용 로봇 환경에 단일 연선 이더넷을 사용하는 방법과 이유
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리소스
리소스
로봇 소프트웨어 개발 키트
로봇 소프트웨어 개발 키트는 Jacinto™ 프로세서를 위한 소프트웨어 개발 환경과 로봇 소프트웨어 개발에 활용할 수 있는 소프트웨어 구성 요소 및 예제 데모를 제공합니다.