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【导语】恩智浦推出的MR-VMU-RT1176是一款专为移动机器人设计的紧凑型、一体式车辆管理单元。该器件搭载高性能的i.MX RT1176跨界MCU，集成了双核Arm Cortex处理器与全面的传感器套件，以及丰富的连接选项，旨在显著加速下一代移动机器人系统的构建进程。本文将深入探讨移动机器人设计面临的挑战，以及MR-VMU-RT1176如何通过其模块化解决方案优化移动机(jī)器(qì)人(rén)系(xì)统(tǒng)，迈(mài)向(xiàng)智(zhì)能(néng)未(wèi)来(lái)。

恩(ēn)智(zhì)浦(pǔ)的(de)MR-VMU-RT1176是(shì)一(yī)款(kuǎn)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(chéng)师(shī)往(wǎng)往(wǎng)需(xū)要(yào)整(zhěng)合(hé)多(duō)个(gè)处(chù)理(lǐ)器(qì)或(huò)外(wài)部(bù)加(jiā)速(sù)器(qì)，这(zhè)进(jìn)一(yī)步(bù)增(zēng)加(jiā)了(le)复(fù)杂(zá)性(xìng)与(yǔ)开(kāi)发(fā)难度。

集成(chéng)是(shì)另(lìng)一(yī)个(gè)考(kǎo)虑(lǜ)要(yào)素(sù)，移(yí)动(dòng)机(jī)器(qì)人(rén)要(yào)求(qiú)确(què)保(bǎo)处(chù)理(lǐ)单(dān)元(yuán)、IMU、GNSS模(mó)块(kuài)、电(diàn)机(jī)控(kòng)制(zhì)器(qì)和(hé)网(wǎng)络(luò)接(jiē)口(kǒu)的(de)精(jīng)准(zhǔn)协(xié)调(diào)。然(rán)而(ér)，在(zài)传(chuán)统(tǒng)设(shè)计(jì)中(zhōng)，工(gōng)程(chéng)师(shī)需(xū)要(yào)手(shǒu)动(dòng)集成(chéng)和(hé)同(tóng)步(bù)这(zhè)些(xiē)组(zǔ)件(jiàn)，这(zhè)不(bù)仅(jǐn)增(zēng)加(jiā)了(le)开(kāi)发(fā)时(shí)间(jiān)，还(hái)可(kě)能(néng)带(dài)来(lái)不(bù)兼(jiān)容(róng)的(de)风(fēng)险(xiǎn)。

可(kě)靠(kào)的(de)通(tōng)信(xìn)也(yě)非(fēi)常(cháng)重(zhòng)要(yào)。VMU必(bì)须(xū)以(yǐ)非(fēi)常(cháng)低(dī)延(yán)迟(chí)的(de)传(chuán)输(shū)传(chuán)感(gǎn)器(qì)数(shù)据(jù)与(yǔ)执(zhí)行(xíng)器(qì)指(zhǐ)令(lìng)，以(yǐ)确(què)保(bǎo)稳(wěn)定(dìng)、可(kě)预(yù)测(cè)的(de)运(yùn)动(dòng)表(biǎo)现(xiàn)。然(rán)而(ér)，许(xǔ)多(duō)系(xì)统(tǒng)仍(réng)依(yī)赖(lài)传(chuán)统(tǒng)协(xié)议(yì)，缺(quē)乏(fá)对(duì)CAN FD或(huò)汽(qì)车(chē)以(yǐ)太(tài)网(wǎng)等(děng)稳(wěn)健(jiàn)、低(dī)延(yán)迟(chí)网(wǎng)络(luò)解(jiě)决(jué)方(fāng)案(àn)的(de)支(zhī)持(chí)，限(xiàn)制(zhì)了(le)数(shù)据(jù)传(chuán)输(shū)效(xiào)率(lǜ)与(yǔ)实(shí)时(shí)性(xìng)。

最(zuì)后(hòu)，工(gōng)程(chéng)师(shī)广(guǎng)泛(fàn)依(yī)赖(lài)PX4、Zephyr RTOS和(hé)Cognipilot等(děng)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。

借助模块化解决方案优化移动机器人

MR-VMU-RT1176提供紧凑的模块化解决方案，高效应对上述挑战。

MR-VMU-RT1176是一款紧凑、轻便(biàn)的(de)车(chē)辆(liàng)管(guǎn)理(lǐ)单(dān)元(yuán)解(jiě)决方案，专为移动机器人设计。

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。

开始构建下一代移动机器人，先(xiān)了(le)解(jiě)一(yī)下(xià)MR-VMU-RT1176产(chǎn)品(pǐn)详(xiáng)情(qíng)

MR-VMU-RT1176结构框图

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(gōng)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。

1

从恩智浦的存储库下载预配置的固件。

2

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。

3

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。

本文作者

Altaf Hussain，恩智浦半导体运(yùn)输与移动细分市场市场总监。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。