ヘッド･ユニットは、ヒューマノイド･ロボットの知覚と相互作用の中枢で、高度なビジョン･センサ、慣性測定ユニット（IMU）、頭部関節のモータ制御、有線通信インタフェース、パワー･マネージメントを統合しています。このサブシステムは、ロボットの周囲環境の高精度認識、物体認識、顔認識、人間との自然な対話を可能にし、協働型製造からパーソナル･アシスタンスまでのアプリケーションに不可欠です。ヘッド･ユニットは、ヒューマノイド･ロボットの知覚と相互作用の中枢で、高度なビジョン･センサ、慣性測定ユニット（IMU）、頭部関節のモータ制御、有線通信インタフェース、パワー･マネージメントを統合しています。このサブシステムは、ロボットの周囲環境の高精度認識、物体認識、顔認識、人間との自然な対話を可能にし、協働型製造からパーソナル･アシスタンスまでのアプリケーションに不可欠です。
主な設計課題
ヘッド･ユニットの設計では、リアルタイムの環境マッピングと顔認識をサポートするために、遅延を最小限に抑えながら高解像度ビジョン･データを処理する必要があります。カメラやIMUを含め、複数のセンサを統合する場合、正確な空間認識を実現するために高精度な同期とセンサ･フュージョンが必要です。滑らかで自然な頭部の動きを実現するには、厳しいタイミング制約の下で動作する複雑なモータ制御アルゴリズムが必要です。さらに、高いデータ･スループットを支えるために信頼性の高い有線通信を維持すると同時に、過熱を防止し、稼働時間を延ばすために消費電力を最適化する必要もあります。
これらの課題に対応する主なST製品
- STM32H7マイクロコントローラ / STM32MP1マイクロプロセッサ：これらの高性能マイコン / MPUは、AIアクセラレーションを備えたARM Cortex-M7 / Cortex-Aコアを搭載しており、効率的なリアルタイム画像処理、センサ･フュージョン、モータ制御が可能です。
- XENSIV MEMS IMU：高精度6軸 / 9軸慣性センサは、頭部の動きの調整に不可欠な正確なモーション･トラッキングおよび方位データを提供します。
- パワー･マネージメントIC：低ドロップアウト･レギュレータ（LDO）とDC-DCコンバータにより、ノイズを最小限に抑えながら、電力を安定的かつ効率的に供給します。これは、繊細な視覚コンポーネントにとって重要です。
- EiceDRIVERゲート･ドライバ / MOTIXモータ･ドライバ：ブラシレスDCモータを高精度かつ効率的に制御するインテリジェント･モータ制御ICで、頭部関節のパンチルト機構に使用されます。
- 有線通信ソリューション：産業用Ethernet PHYおよびCANトランシーバにより、ヘッド･ユニットと他のロボット･サブシステム間の堅牢で低遅延のデータ伝送を保証します。
STのトータル･ソリューションのメリット
STは、ヘッド･ユニットに合わせて高性能処理、高度なセンシング、効率的なモータ制御、堅牢なコネクティビティを組み合わせた、緊密に統合された開発エコシステムを提供しています。STM32ファミリのAI機能は、ビジョンおよびセンサ･フュージョン･アルゴリズムの開発を加速させ、XENSIVセンサは信頼性の高い空間認識を実現します。パワー･マネージメント･ソリューションは、エネルギー使用と熱性能を最適化し、稼働時間を延ばすことができます。産業用コネクティビティ･コンポーネントにより、過酷な環境でも安定した通信を実現します。これらのソリューションが相まって、システムの複雑さを軽減し、製品開発期間を短縮し、ヒューマノイド･ロボットが環境や人間と安全かつ効果的に対話できるようにします。