作者
Altaf Hussain
Altaf在企业、服务提供商和工业应用的应用工程、产品营销和业务开拓方面拥有30多年的经验。他目前担任恩智浦运输与移动部门的负责人，该部门专注于移动机器人、机器视觉和仓库物流自动化领域。Altaf致力于制定系统解决方案，帮助客户借助自主移动机器人加速自动化进程。他拥有英国伦敦南岸大学的电气与电子工程学士学位
MR-VMU-RT1176解决方案简化移动机器人设计，并提升其性能
恩智浦的MR-VMU-RT1176是一款紧凑型、一体式车辆管理单元(VMU)。 该器件搭载i.MX RT1176跨界MCU，集成双核Arm® Cortex®-M7/M4处理器，并配备全面的传感器套件与丰富的连接选项，能够显著加速工程师构建下一代系统的进程。
移动机器人设计人员面临的挑战
移动机器人系统的设计极具复杂性，工程师需在一个系统内平衡实时控制、传感器融合及高速通信。传统设计需要集成多个分立式组件，如微控制器(MCU)、惯性测量单元(IMU)、全球导航卫星系统(GNSS)模块及网络接口，导致架构分散、繁琐，还延长了开发周期。
在移动机器人系统的设计过程中，工程师需应对多重挑战。其中实时处理是最严苛的环节之一，控制环路、传感器融合及自主决策均要求低延迟执行。许多MCU在高计算性能与实时约束之间难以取得平衡，工程师往往需要整合多个处理器或外部加速器，这进一步增加了复杂性与开发难度。
集成是另一个考虑要素，移动机器人要求确保处理单元、IMU、GNSS模块、电机控制器和网络接口的精准协调。然而，在传统设计中，工程师需要手动集成和同步这些组件，这不仅增加了开发时间，还可能带来不兼容的风险。
可靠的通信也非常重要。VMU必须以非常低延迟的传输传感器数据与执行器指令，以确保稳定、可预测的运动表现。然而，许多系统仍依赖传统协议，缺乏对CAN FD或汽车以太网等稳健、低延迟网络解决方案的支持，限制了数据传输效率与实时性。
最后，工程师广泛依赖PX4、Zephyr RTOS和Cognipilot等开源生态合作体系的软件，这些合作体系为实时控制提供必要的中间件和框架。然而，将这些软件与定制硬件配置无缝集成通常需要大量的开发工作。
借助MR-VMU-RT1176优化移动机器人
MR-VMU-RT1176提供紧凑的模块化解决方案，高效应对上述挑战。
处理能力
MR-VMU-RT1176基于i.MX RT1176跨界MCU构建，专为满足移动机器人严苛的计算需求而设计。 它采用双核架构，其中Cortex-M7(1GHz)用于控制环路、传感器融合及人工智能推理等高性能实时任务，而Cortex-M4(400MHz)则高效地管理后台处理，减轻主核的负担。 此外，该系统配备64MB外部闪存与2MB RAM，确保固件执行及实时数据处理的充足存储空间。
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全面的传感器套件
MR-VMU-RT1176集成了一套全面的传感器套件，可实现机器人系统的高精度运动跟踪与环境感知。该套件包括：
- BMI088 6轴IMU，用于精确运动传感
- BMM150和IST8310磁力计，用于航向与方位估计
- 两个BMP388气压计，用于高度和压力传感
- 两个ICM-42688 6轴IMU，用于增强运动跟踪的冗余与精度
其中一半传感器集成于内部连接的IMU板，使工程师能够轻松替换传感器，以适应未来的系统升级需求。
连接和接口选项
工程师需要灵活的通信选项，以便将VMU与电机、传感器及网络模块高效集成。MR-VMU-RT1176提供：
- USB-C 2.0连接器和JST-GH引脚接头，用于高速数据传输
- 多个UART、I2C和SPI端口，用于连接外部外设
- 12路PWM输出，可直接控制执行器、伺服系统及电机
- 具有信号提升能力(SIC)的三重CAN-FD
- 100Base-T1汽车以太网，支持高带宽数据交换
- RC输入与SBUS兼容接收器兼容，用于远程控制
由于这些连接器均遵循Dronecode标准，工程师能够轻松访问庞大的即插即用组件生态合作体系，这些组件能够与MR-VMU-RT1176搭配使用。
开发人员体验与软件生态合作体系
MR-VMU-RT1176具备高度兼容性，能够与开源实时操作系统及机器人框架轻松集成。 例如，它支持Zephyr RTOS，这是一个专为实时嵌入式应用设计的轻量级模块化系统。此外，该系统支持用于自主机器人的Cognipilot，它提供了一个基于Zephyr的自动驾驶平台。该单元还运行NuttX RTOS，这是一款符合POSIX标准的操作系统，以其强大的实时处理能力而闻名。此外，它还支持PX4 ，这是一款广泛用于无人机和移动机器人的飞行控制软件。
值得注意的是，PX4由QGroundControl补充。QGroundControl是一款用于任务规划、GPS航路点管理、遥测和测绘的地面站软件。该软件可在笔记本电脑、Android设备和定制硬件上运行，使用户能够从几乎任何地点实现全面的系统控制。
开发人员入门指南
借助Zephyr存储库的上游支持，开发人员可以轻松使用 Zephyr RTOS设置MR-VMU-RT1176 。
- 从恩智浦的存储库下载预配置的固件。
- 使用Zephyr构建系统编译和烧写自定义应用程序。由于支持完全集成到Zephyr中，开发人员只需遵循标准的Zephyr开源说明，并选择MR-VMU-RT1176作为目标平台。
- 利用Cognipilot的框架进行自动驾驶和自主系统开发。
移动机器人：迈向智能未来
移动机器人设计虽极具挑战性，但其发展格局完全可以重塑。 MR-VMU-RT1176为工程师提供了紧凑型、强大的解决方案，通过模块化架构，结合了高性能处理、集成传感器及广泛的连接选项。借助预构建固件、Zephyr文档及恩智浦开发资源，工程师能够快速上手。
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