物联网应用中的无线技术介绍

物联网应用中的无线技术，有运营商广域网的GPRS、3G、4G等，还有局域网短距离的ZigBee、Wi-Fi、蓝牙。虽然这些无线技术本身已经成熟，但是在长距离和低功耗两者之间只能二选一。LPWAN(低功耗广域网)在这个背景下应运而生，专为远距离、低带宽、低功耗、大量连接的物联网应用而设计。LPWAN包括LoRa、Sigfox和NB-IoT、eMTC等。

LoRa，是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，属于通信技术之一。它的名字来源于“Long Range”的缩写，从名字就能看出来，它的最大特点就是距离长。

随着物联网技术和信息物理系统(CPS)的快速发展，机器人已在诸多行业得到广泛应用。除了用于电子、汽车、化工等行业的工业机器人，人们越来越多地在生活场景中见到用于家庭、酒店、餐厅等场景的服务机器人。近年来，全球服务机器人在技术方面取得了长足的进步和发展，在家庭、教育、公共服务、医疗等领域实现了一系列突破性应用，为创造更美好的生活和提升生产效率奠定了基础。

由于当今的生活和工作节奏不断加快，加上人口老龄化、人力成本提升等因素，使各种服务行业都在选择使用机器人，将人们从单一琐碎的劳动中解脱出来，同时提升劳动生产效率。根据麦肯锡全球研究院(McKinsey Global lnstitute)的预测，到2025年，全球机器人应用每年将产生1.7至4.5万亿美元的经济影响，其中服务机器人每年将产生1.1至3.3万亿美元的经济影响，占比高达70%左右。

智能服务机器人作为一种联网设备，由于许多餐饮业、酒店、医院、养老院和零售卖场中存在场地面积大、混凝土遮挡和行驶路径复杂等因素，因此需要覆盖距离更长、网络结构更加灵活便捷和可靠性更高的物联网技术。Semtech的LoRa®技术凭借经过验证的广覆盖、高可靠和灵活性，在实际的机器人应用中已经得到广泛的采用，成为一种推动服务机器人产业发展的物联网技术。

深圳市普渡科技有限公司(以下简称“普渡科技”)作为一家行业领先的智能配送机器人及低速无人驾驶解决方案供应商，自成立以来一直坚守“发明家精神”，推出多款用于不同场景的机器人，为用户提升了商业效率。“好啦”机器人是普渡科技推出的一款主打呼叫通知功能的配送机器人，该机器人与LoRa技术巧妙结合，大大提升了使用效率。

★ 超大容量，高运载力

运载能力高达60Kg，120L超大容积，拥有4层运载空间，在餐饮业应用中可一次回盘多桌和快速翻台;在医疗应用中，可完成医疗废物从产生点到指定贮存室的无接触转运，提高医疗废物处理效率，降低感染率。

★ LoRa远程手表呼叫

“好啦”支持远程智能手表呼叫模式，实时召唤机器人并下达任务指令，做到随叫随到。

★ 隔空操作

无需触碰按钮，高效无接触。

★ IPX5级防水内舱

IPX5级别的防水内舱，可有效抵御工作环境中各类液体泼溅，保持机体洁净。

在定义和设计“好啦”配送机器人时，普渡科技观察到在餐厅、医院等复杂场景中，人员流动性大，墙体等障碍物较多，为了确保通信稳定性，保证机器人能够及时做出回应，普渡科技在远程呼叫手表中采用了LoRa通信技术。

LoRa具有低功耗、覆盖范围广、信号穿透性强等特点，当服务人员通过LoRa智能手表呼叫机器人时，机器人可做到随叫随到，完美助力“好啦”机器人提高工作效率。

“好啦”机器人已在餐饮等行业得到了广泛应用，大幅提升了工作效率。深圳某餐厅将单台“好啦”机器人回盘数与人均回盘数进行了对比，可以看出机器人能够更加高效地回盘，对人力劳动进行有效补充。此外，机器人回盘还避免了行进中的碗碟破碎情况，其一次可以执行多个任务，直接将碗碟运载至洗碗处。“好啦”机器人还具有IPX5级防水内舱，无惧泼溅，清洁人员不必脱去沾满水渍的手套，可直接收取碗碟，之后用手势直接让机器人回到待机点，等待下一次呼叫。

图：人均回盘数与单台机器人回盘数对比图

除了“好啦”机器人，普渡科技针对其他场景推出的‘欢乐送’、‘贝拉’和‘欢乐消’等机器人，也已得到了广泛应用。

作为一家领先的智能配送机器人供应商，普渡科技在疫情肆虐期间，勇于承担社会责任，为多家医院和隔离点共计支援了数百台“欢乐送”机器人。这些机器人主要在医院和酒店的隔离点进行配送，其可搭载3-4层托盘(475×400mm)，运载量为人工的2.5倍，平均每天能够完成300-400次左右的配送。同时可支持多台机器人同时调度，能够高效地配送餐食、药物、饮用水或患者提出的其他物品。

医护工作人员可以在不接触病患的情况下，将所需物品放到“欢乐送”上，让“欢乐送”自动前往病房门口，当患者或隔离人员听到“欢乐送”的语音提示后开门领取物品，期间所用时间不足半分钟，且不用任何接触操作。完成之后，机器人会自动回到站点，消毒后即可继续配送。

在所有的物联网通信技术中，LoRa技术可在噪声下20dB解调，而其它的物联网通信技术必须高于噪声一定强度才能实现解调。

其它物联网通信技术的波形可以被频谱仪等设备抓取。同样，这些通信数据也可能被干扰或伪造。而LoRa技术具有较好的隐蔽性和抗干扰特性，具有较强的物理层安全特性。

实际上，功耗一直以来是无线通信技术最大的竞争点，这是因为大多数远距离接入场景大多都需要电池供电，电池的寿命直接影响了用户体验。

根据介绍，LoRaWan在睡眠状态电流甚至低于1μA，发射17dBm信号时电流仅为45mA，接受信号时电流仅为5mA。

通过对比NB-IoT，LoRa拥有更简化的结构。而在运动手环应用上，LoRa可以工作超过2周时长。根据介绍，LoRa不仅能够根据应用需要规划和部署网络，还能根据现场环境，针对终端位置合理部署基站。LoRa的网络扩展十分简单，也可根据节点规模的变化随时对覆盖进行增强或扩展。LoRa拥有从物理层、网络层到应用层的三重安全性，因此满足各种数据私密性要求。LORA 无线数传收发器，采用 LORA 扩频调制方式传输，高性能、高可靠，高稳定以及低功耗的无线数据传输方式，为现场无法安装布线等复杂环境提供高性能和低成本的方案。