Kiến trúc mô-đun – Chìa khóa giúp robot hình người chinh phục các thách thức phức tạp

Xu hướng

Robot hình người đang phát triển với tốc độ nhanh chóng, xuất phát từ nhu cầu ngày càng lớn trong việc xử lý các tác vụ phức tạp và hỗ trợ tự động hóa thông minh. Những bước tiến vượt bậc trong điện toán AI, công nghệ cảm nhận và điều khiển chuyển động đang đưa robot hình người ra khỏi phòng thí nghiệm và bước vào các kịch bản thực tế như logistics, kiểm tra – giám sát và chăm sóc y tế. Nhờ khả năng đảm nhiệm các công việc nguy hiểm hoặc lặp đi lặp lại, robot hình người đặc biệt phù hợp với môi trường vận hành khắc nghiệt. Thông qua thị giác máy tính, suy luận AI và hợp nhất dữ liệu cảm biến, các robot này có thể thích ứng linh hoạt với môi trường luôn biến đổi, mở ra tiềm năng ứng dụng rộng lớn trong nhiều ngành công nghiệp.

Thách thức

1. Tích hợp điện toán dị thể

Robot hình người hiện đại thường sử dụng kiến trúc hai hệ thống tính toán: một hệ thống chuyên xử lý AI và một hệ thống đảm nhiệm điều khiển cũng như ra quyết định thời gian thực. Việc tích hợp hiệu quả hai hệ thống này, đồng thời cân bằng giữa hiệu năng, chi phí và không gian lắp đặt, là bài toán then chốt trong thiết kế robot hình người. 

 2. Phối hợp và phản hồi theo thời gian thực 

Độ trễ thấp trong giao tiếp giữa khối AI và khối điều khiển là yếu tố sống còn để xử lý dữ liệu cảm biến chính xác. Các tác vụ như điều khiển động cơ, tránh vật cản đòi hỏi khả năng phản hồi ở cấp độ mili-giây, khiến các module điều khiển đa nhân, hiệu năng cao trở thành yêu cầu bắt buộc. 

 3. Tối ưu nhiệt và năng lượng trong thiết kế nhỏ gọn

Module điều khiển cần đảm bảo hiệu suất năng lượng cao, quản lý nhiệt tối ưu và kích thước nhỏ gọn, nhằm đáp ứng yêu cầu chống rung, vận hành ổn định 24/7 trong không gian hạn chế như thân hoặc đầu robot hình người.

Giải pháp

Để đáp ứng yêu cầu về module điều khiển nhỏ gọn nhưng hiệu năng cao cho robot hình người, khách hàng đã lựa chọn giải pháp Computer-on-Module (COM). Với thiết kế mô-đun và khả năng mở rộng linh hoạt, COM giúp đơn giản hóa quá trình phát triển và dễ dàng tích hợp vào hệ thống tổng thể. Trong đó, SOM-7583, sử dụng nền tảng Intel® Core™ i, được lựa chọn nhờ sự cân bằng tối ưu giữa hiệu năng xử lý, mức tiêu thụ điện năng thấp và kích thước siêu nhỏ gọn.

Thiết kế mô-đun cho hiệu năng mở rộng

Trong kiến trúc hệ thống, module Edge AI đảm nhiệm các tác vụ xử lý dữ liệu cảm biến, nhận dạng đối tượng, SLAM và suy luận AI. Song song đó, SOM-7583 phụ trách logic hệ thống, điều khiển động cơ và các giao tiếp quan trọng như IMU và actuator. Hai module tính toán này được tích hợp trên carrier board với hệ thống I/O phong phú, tạo nên một thiết kế mô-đun nhỏ gọn nhưng có khả năng mở rộng cao, giúp rút ngắn đáng kể thời gian phát triển robot.

Đồng bộ chính xác nhờ giao thức công nghiệp tiêu chuẩn

SOM-7583 sử dụng giao thức EtherCAT thông qua cổng LAN để kết nối với module động cơ, cho phép điều khiển chuyển động tần số cao với độ trễ cực thấp. Nhờ đó, các quyết định điều khiển của robot được đồng bộ chính xác với chuyển động vật lý, đảm bảo phản hồi nhanh và ổn định.

Bền bỉ, dễ nâng cấp trong môi trường khắc nghiệt

Được thiết kế cho các điều kiện vận hành khắt khe, nền tảng này tích hợp bộ nhớ và lưu trữ SSD onboard, tăng khả năng chống rung và khởi động ổn định. Thiết kế không quạt giúp hệ thống vận hành êm ái, ít bảo trì và đảm bảo độ ổn định lâu dài. Đặc biệt, lộ trình nâng cấp mô-đun linh hoạt cho phép nâng cấp CPU hoặc AI mà không cần thiết kế lại carrier board, giúp đẩy nhanh time-to-market và duy trì hiệu năng mở rộng theo nhu cầu ứng dụng.

Vì sao chọn Advantech

Advantech là đối tác đáng tin cậy trong lĩnh vực robot thông minh và Edge AI, cung cấp hệ sinh thái toàn diện từ phần cứng tích hợp, bộ công cụ phần mềm mạnh mẽ, dịch vụ design-in chuyên sâu đến giải pháp tản nhiệt đạt chuẩn công nghiệp.

Nền tảng mô-đun tích hợp, đơn giản hóa hệ thống

Advantech tích hợp module điều khiển và nhiều module AI trên cùng một carrier board thống nhất theo miền ứng dụng, giúp tinh gọn kiến trúc hệ thống, giảm độ phức tạp trong thiết kế và đẩy nhanh thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.

Hệ sinh thái phần mềm & SDK AI toàn diện

Để tăng tốc quá trình tích hợp AI và triển khai mô hình, Advantech cung cấp bộ công cụ phần mềm hoàn chỉnh, bao gồm EdgeAI SDK và Robotic Suite. Các công cụ này hỗ trợ đánh giá, phát triển và triển khai mô hình AI, tương thích với các framework phổ biến như TensorFlow và PyTorch. Nhờ đó, đội ngũ phát triển có thể xây dựng giải pháp cho nhiều kịch bản ứng dụng khác nhau mà không cần bắt đầu từ đầu, rút ngắn đáng kể thời gian phát triển và thương mại hóa sản phẩm.

Dịch vụ và năng lực sản xuất tin cậy cho robotics

Design-in Service của Advantech cung cấp hỗ trợ toàn diện từ tùy biến BIOS, hệ điều hành, tối ưu tản nhiệt đến tích hợp liền mạch giữa phần cứng và phần mềm. Toàn bộ linh kiện đều đạt chuẩn công nghiệp, đảm bảo vận hành ổn định trong các môi trường khắc nghiệt. Bên cạnh đó, với chuỗi cung ứng toàn cầu, khả năng cung cấp dài hạn ổn định, hỗ trợ kỹ thuật tại địa phương và logistics xuyên biên giới hiệu quả, Advantech là đối tác lý tưởng cho các dự án robot hình người và hệ thống tự hành.

Từ thiết kế phần cứng mô-đun, công cụ phát triển AI, đến chất lượng công nghiệp và dịch vụ design-in chuyên nghiệp, Advantech mang đến giải pháp full-stack, giúp doanh nghiệp nhanh chóng gia nhập thị trường robot thông minh và Edge AI, giảm thiểu rủi ro phát triển, rút ngắn time-to-market và hiện thực hóa các ứng dụng đổi mới sáng tạo.