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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在具身智能机器人中的实时控制与感知融合.
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在具身智能机器人中的实时控制与感知融合
摘要
具身智能机器人需要在复杂环境中实时感知环境状态、规划运动轨迹并控制执行器动作，对计算系统的实时性、低功耗和小型化提出了极高要求。传统方案使用"CPU+GPU"架构，系统体积大、功耗高、延迟大，难以满足机器人对灵活性和续航的需求。本文针对具身智能机器人的需求，设计了一种面向存算一体芯片的实时控制与感知融合架构，通过存算一体阵列实现视觉感知、运动规划和力控制的端到端处理，控制周期低至1ms，功耗仅为传统方案的1/10，为机器人提供了一体化、低延迟的智能计算核心。
一、具身智能机器人的计算需求
1.1 多模态感知融合
具身智能机器人通常配备视觉摄像头、触觉传感器、力矩传感器和惯性测量单元（IMU）等多类传感器。机器人需要在每毫秒内融合多传感器的数据，提取环境中的物体位置、姿态和交互力信息，为运动规划和控制提供输入。多模态感知融合的计算量巨大，以视觉-触觉融合为例，单帧视觉图像的处理需要10-100MACS，触觉数据的处理需要1-10MACS。
1.2 实时控制周期
机器人运动控制的实时性要求极高。关节伺服控制周期通常为1ms，力控制周期为0.5ms，轨迹规划周期为10ms。控制周期内的延迟会导致机器人运动不稳定，甚至引发安全事故。因此，从感知到控制的端到端延迟必须控制在1ms以内。
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