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在移动机器人的设计里,功耗和重量是相互关联的两个关键约束。传感器作为机器人上的一个模块,它的功耗影响整机功耗预算,它的体积重量影响整机的重量和结构设计。Livox Mid-360(简称Mid-360)相对紧凑的体积和较轻的重量,是它在移动机器人上受欢迎的原因之一,但到底它对整机功耗有多大影响、安装结构该怎么设计,需要做轻量化评估才能摸清。这篇文章就从移动机器人整机功耗和安装结构设计的角度,拆解Mid-360的轻量化评估要点,包括功耗评估、结构设计、以及落地时的考虑。

先明确轻量化评估要看什么

要评估Mid-360的轻量化适配性,先要明确移动机器人设计里"轻量化"要看什么,才能有针对性地评估。

移动机器人的设计,有两个紧密关联的约束。一是功耗:机器人靠电池供电,整机功耗直接决定续航,传感器的功耗是整机功耗的一部分,要在功耗预算里占合理比例。二是重量和结构:传感器的重量、体积影响整机的重量和重心,也影响安装结构的设计,传感器越轻、越小,结构越简单、对整机影响越小。

Mid-360的轻量化评估,就是围绕这两个约束,评估它作为传感器模块,对整机功耗和结构的影响,以及怎么设计安装结构、优化功耗,让它对整机的负担尽量小。评估不只是看传感器本身的参数,还要结合整机、结合使用场景来看。

理解评估的维度,就能围绕功耗和结构两条线,系统地评估Mid-360的轻量化适配。

整机功耗评估

Mid-360对整机功耗的影响,要通过评估它在整机功耗里的占比和优化空间来看。

先看Mid-360本身的功耗。Mid-360作为激光雷达,工作时有一定的功耗,它内置了激光收发、电机驱动、以及IMU等,功耗来自这些模块。评估时要看Mid-360的实际工作功耗,把它和整机其他模块(计算平台、驱动电机、其他传感器)的功耗放在一起,看它占整机功耗的比例。如果Mid-360的功耗在整机里占比较小,它对整机续航的影响就相对有限;占比较大,就要考虑功耗优化。

再结合整机来看功耗预算。移动机器人的续航由电池容量和整机功耗决定,评估Mid-360功耗时,要结合整机的功耗预算:算清Mid-360的功耗、以及它占整机功耗的份额,判断它是否符合功耗预算、对续航的影响是否可接受。如果Mid-360引入后整机功耗明显增加、续航变短,就要评估功耗优化的空间,或者权衡是否选型。

功耗评估还要考虑工作模式。Mid-360在持续工作时持续耗电,但实际使用中可能有不同的工作模式(持续感知、间歇扫描、待机),评估时要按实际的工作模式估算功耗,而不是只看峰值功耗,这样才能准确判断对整机续航的影响。

安装结构设计

Mid-360的安装结构设计,是轻量化评估的另一条线,关系到传感器安装的可靠性、以及它对整机结构的影响。

安装结构设计要考虑的第一个方面,是安装的稳固性。Mid-360安装在机器人上,要有一个稳固的支架,保证传感器不晃动、不被振动干扰(前面文章讲过振动的影响)。安装支架要根据Mid-360的体积重量设计,既要牢固、又要尽量轻,避免为了固定一个轻传感器加一块过重的支架,反而增加整机重量。

第二个方面,是安装位置和视场。Mid-360要安装在视场开阔、不被机器人自身结构遮挡的位置,保证360°视场不被挡。安装位置的选择还影响整机的重心和结构布局,要考虑传感器位置对重心、对其他部件布局的影响。

第三个方面,是散热和防护。Mid-360工作时发热,安装结构要考虑散热,避免传感器局部过热;户外或特殊环境,还要考虑防尘、防水等防护,安装结构要能容纳防护措施。散热和防护不能过度增加重量,要在轻量化和可靠性之间平衡。

安装结构设计的核心,是让Mid-360稳固、视场开阔地安装在机器人上,同时尽量减少结构重量和复杂性,实现对整机结构的影响最小化。

轻量化评估的综合判断与落地考虑

把功耗评估和结构设计结合起来,做Mid-360轻量化评估的综合判断,落地时还有一些考虑。

综合判断上,要看Mid-360在整机里的功耗占比是否合理、安装结构是否简洁轻量,以及这两者结合后对整机续航、重量、结构的影响是否可接受。轻量化评估的结论,是确认Mid-360在目标机器人上是否够"轻"——功耗对续航影响可控、结构对重量和布局影响可控,还是需要权衡甚至调整选型。

落地考虑上,有几个方面。一是和整机其他设计协同,Mid-360的功耗和安装结构要和计算平台、驱动、其他传感器协同考虑,避免单独优化某一处而影响整体。二是按实际使用模式评估,功耗评估要贴合实际工作模式,结构评估要贴合实际安装环境。三是保留优化空间,评估时发现功耗或结构有优化余地,可以通过工作模式优化、安装结构轻量化、以及和系统的协同来进一步降低Mid-360对整机的负担。

整体来看,Mid-360的轻量化评估,从整机功耗和安装结构设计两条线展开。功耗评估要看Mid-360在整机功耗里的占比、按实际工作模式估算对续航的影响;安装结构设计要兼顾安装稳固、视场开阔、散热防护,同时尽量轻量。综合判断要看这两者结合后对整机续航、重量、布局的影响是否可接受,落地时和整机其他设计协同、按实际使用模式评估、保留优化空间。理解了这些,就能在移动机器人设计里,合理地评估和安排Mid-360的功耗与安装结构,让它在轻量化的前提下稳定发挥感知作用。

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