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“移动机器人正在能源、制造等行业的数智化转型进程中扮演着愈发重要的角色，通过与英特尔合作，我们打造了由 AI 赋能、智能化、自主化、人机协作、多模态融合的移动机器人，能够满足煤矿巡检、安防巡逻等场景对于机器人的苛刻要求，实现高风险、高重复性工作的智能化替代，这将有助于引领新一轮科技革命和产业变革。”

— 刘兵
天津新松智能科技有限公司总经理

概述

移动机器人凭借着在效率、场景适应性、经济性等方面的优势，已经日趋广泛地应用于工业巡检、安防巡逻、园区服务等诸多场景之中，并展现出了巨大的发展潜力。作为移动机器人的关键模块，移动机器人控制器承载着传感数据集成、数据处理、控制等重要负载，需要在算法、算力、稳定性、易用性等方面克服严峻的挑战，以加速移动机器人方案在不同场景的落地应用。
天津新松智能科技有限公司（以下简称 “新松”）推出了基于英特尔® 架构的移动机器人控制器方案，该控制器搭载了英特尔® 酷睿™ Ultra 处理器，结合英特尔® oneAPI 工具包、英特尔® 发行版 OpenVINO™ 工具套件、英特尔® Robotics SDK 等软件，能够灵活、充分地贴合新松机器人产品对算力和 I/O 的需求，可缩短研发周期、降低计算平台投入成本。同时，该方案集成了英特尔与新松联合推出的 3D 点云 + 视觉多传感器融合技术，能够满足移动巡检等场景的应用需求，帮助客户实现数字化、智能化转型。

背景及挑战

当前，工业、物流、电力、零售、医疗等客户正在积极拥抱移动机器人，以推动业务的转型升级。新战略移动机器人产业研究所统计，从 2015 年至 2023 年，中国市场移动机器人 (AGV/AMR) 产业年复合增长率达 43.18%；2023 年中国移动机器人 (AGV/AMR) 销售规模约为 212 亿，同比增长 14.59%；销售数量约为 125000 台，同比增长34.41%1。其中，自主移动机器人 (AMR) 实现了尤为显著的增长，2023 年中国 AMR销售台数约 49000 台，同比增长 60.13%2。
要加速移动机器人的场景化落地，满足用户对于移动机器人日渐增长的需求，机器人产品与方案提供商需要在算力、稳定性、经济性等方面入手，化解如下挑战：

• 复杂的负载带来较高的算力要求：为了满足更复杂、更广泛的场景应用所需，实现更高的任务精确度、智能性，移动机器人正在强化 3D 点云 + 视觉多传感器融合、深度学习推理等技术的应用，这些应用负载带来了较高的算力要求。
• 技术门槛较高带来产品开发困境：移动机器人是一种较为复杂的机器平台，巡检、物料操作等场景对于控制实时性要求较高，在技术实现难度、算力平台复杂性等方面，远超普通机器人，这就带来了较高的技术门槛。
• 繁多的模块与外设带来成本、可靠性、运维等多重挑战：在移动机器人开发过程中，各种模块、外设数量繁多且种类多样，不同组件的部署会导致机器人设计面临较大的挑战。

解决方案：
基于英特尔® 酷睿™ Ultra 处理器的新松移动机器人控制器

新松携手英特尔，推出了基于英特尔® 酷睿™ Ultra 处理器的新松移动机器人控制器。该控制器不仅具备硬件模块，还集成了导航、避障等算法及软件，能够集中处理人机交互、充能储能、运动控制、环境感知、无线通讯等负载，加速负载的运行，同时满足移动机器人在稳定性、扩展性等方面的要求。目前，该控制器已经广泛应用于新松智能巡检机器人、电力无人值守机器人、安防巡逻机器人、园区无人值守机器人、煤矿用轮式无人值守机器人等多种产品之中，满足不同细分场景的应用需求。
在硬件层面，新松移动机器人控制器支持 CPU 核心模块搭配 I/O扩展模块的架构，提供卓越的扩展性和灵活性体验，同时通过工业级连接器和无风扇的坚固设计提升稳定性。

新松移动机器人控制器支持英特尔® 酷睿™ Ultra 第 1 代处理器（代号 “Meteor Lake”），该处理器创新性地采用了混合集成的片上系统架构，处理器由计算模块、SoC 模块、图形模块以及IO 模块这 4 个独立模块组成，并通过 Foveros 3D 封装技术连接。英特尔® 酷睿™ Ultra 处理器配备内置英特尔锐炫™ GPU，提供多达 8 个 Xe 内核（多达 128 个图形执行单元），具备强大的图形性能。这一处理器还首次集成神经网络处理单元 (NPU)，将作为针对 AI 加速的专项计算单元，承担起 AI 计算的责任，满足 AI 推理带来的苛刻性能要求。英特尔® 酷睿™ Ultra 处理器通过 CPU 以及内置的英特尔锐炫™ GPU 与 NPU 协同运行，能够支持新松移动机器人复杂的工作负载。

此外，后续几代的英特尔® 酷睿™ Ultra 处理器（代号 “Panther Lake”、“Arrow Lake” 等）具有更高的 AI 计算能力，可以用一块 SoC同时承担运动控制、定位等基础功能，以及智能化的创新工作负载。

在软件及算法层面，新松移动机器人控制器支持采用基于 3D 点云 + 视觉多传感器融合的定位方式。避障采用激光雷达结合超声波雷达的方式，实现多维度的安全保护。其中，新松移动机器人
控制器的导航软件架构主要分为数据层、感知层、融合层、路径规划层、控制层、应用层。

• 数据层主要是获取激光雷达数据、惯导数据、底盘 VCU 数据，为感知层提供数据支持。
• 感知层主要分为点云聚类模块、三维建模模块、惯导数据处理模块、超声波数据处理模块、VCU 处理模块。其能够通过多个传感器获取环境数据，并利用 3D 点云技术生成三维空间中的物体模型和位置信息。同时，视觉传感器将提供丰富的图像信息，用于目标识别、场景理解等任务。
• 融合定位层主要分为激光里程计、数据融合定位，激光里程计主要是根据当前的点云数据与三维地图匹配计算出机器人的位移旋转量，同时融合惯导数据计算出机器人的位置信息。
• 路径规划层主要分为机器人路径规划与导航任务规划。
• 控制层主要分为轨迹跟踪、机器人避障、自动充电，采用 PID的控制方式来完成对机器人轨迹的跟踪与运动控制。
• 应用层分为与应用对接的 MQTT 服务与 HTTP 服务，前端交互用的瓦片地图与路网服务；人机交互用的 Web 应用。

新松移动机器人控制器还集成了 AI 识别算法，能够应用可见光图像对目标场景进行检测。其数据采集设备为机载云台摄像头，由巡检车控制器进行控制，完成图像的采集。视觉系统通过 MQTT
服务与 HTTP 协议进行各个系统之间的信息交互，接收来自其他系统的视觉任务，并根据任务要求完成图像处理过程，然后将处理结果发送给服务请求方。
新松移动机器人控制器能够通过搭载的英特尔® 酷睿™ Ultra 处理器进行 AI 识别模型推理，并通过英特尔® oneAPI 工具包、英特尔® 发行版 OpenVINO™ 工具套件进一步提升推理性能。
OpenVINO™ 工具套件主要包括模型优化器和推理引擎，提供了高度优化的神经网络计算能力，并基于包括英特尔 CPU、iGPU、NPU 和 FPGA 在内的英特尔硬件平台，加速深度学习模型推理过程。测试数据显示，当采用英特尔® 酷睿™ Ultra 处理器的 iGPU 进行推理，并启用 “Multi-Threaded” 模式之后，新松移动机器人 PointPillar 3D 目标检测模型的推理 FPS 最高可达到
26.53，同时 PointPillars 的 CPU 的占用率可降至 14%。在同时加载复杂工作负载的实际工况下，PointPillars 检测时间可低至50ms，两路 Yolox 推理的时间可低至 26ms，可满足实际应用所需4。得益于 iGPU 和 NPU 分担工作负载，CPU 的整体工作占比仅约为 34%，从而能够更出色地支持更加复杂的业务流程5。

除了现有的方案之外，新松还计划采用英特尔® Robotics SDK，加快开发、构建和部署端到端的移动机器人应用程序。英特尔®Robotics SDK 包括基于开源 ROS2 Humble（机器人操作系统）的库、中间件和示例应用程序，允许代码实现一次并部署到多个硬件配置，能够通过缩短评估和开发时间，加快基于 ROS2 的客户应用程序的部署以及算法和应用的运行，从而构建从设备到边缘的
完整端到端解决方案。

应用场景

目前，新松移动机器人控制器已经广泛应用于多种产品、多种场景中。以面向煤矿的巡检机器人为例，面对井下复杂的地质条件和恶劣的作业环境，当前我国大部分煤炭企业在井下中央变电所、中央泵房等重点场所仍然采用传统的人工轮班巡检制度。这种方式高度依赖人工，自动化程度低，因作业人员经验水平和主观意识的差异化导致其在作业过程中无法及时、全面感知各种设备当前的工作状态，对于设备的运行状态缺少科学有效的数据分析和预警，容易造成安全事故，因此，引入智能巡检机器人就显得十分必要。

面向煤矿巡检的新松智能无人值守机器人集计算机、传感器、自动化、信息通信于一体，具有体积小、动作灵活的特点，巡检功能强大、使用成本低廉、维修费用低等优势，能成功地解决煤矿人工巡检方式强度大、效率低、危险性高、可靠性差的难题，实现以下收益：

• 降低巡检人员下井频次，减少巡检人员需求，预计每年可节约数十万元的经济投入。
• 大幅度降低井下人员安全隐患和消除矿难生命威胁，最大限度降低煤灰粉尘、有毒气体对巡检人员的威胁。
• 从根源上解决煤炭行业的安全生产难题，提高煤矿生产的效率，从根本上减少煤矿的人员数量，符合国家对煤矿 “减人、少人” 的发展要求，真正实现无人值守、有人巡视。
• 为管理部门提供准确有效的决策信息，减少因设备故障带来的直接经济损失。

展望

随着技术的持续创新，以及企业数字化、智能化趋势的推进，移动机器人将实现进一步的演进，在社会经济中扮演更加重要的角色。例如，通过基于 5G 的云边端一体化技术，将能够拓展移动
机器人本体的能力设计空间，从而解耦对机器人本体硬件能力的依赖，降低成本，推动移动机器人大规模的部署。
英特尔® 酷睿™ Ultra 平台已经成为机器人产品重要的算力底座，可在人形机器人、移动机器人等多种机器人形态中得到广泛应用。面对新一轮的移动机器人发展浪潮，英特尔正在发挥端到端的技术实力，携手新松等合作伙伴，进行多方位应用实践，积极探讨和不断推出高度灵活和多种优化的解决方案，加速移动机器人产业的持续发展。

关于新松

天津新松智能科技有限公司隶属于沈阳新松机器人自动化股份有限公司，是一家以人工智能技术为核心，专注于轨道交
通能源领域智能化系统研发的创新型国家高新技术企业。新松智能紧跟全球 AI 发展浪潮，坚持 “核心技术筑底、行业应
用创新、生态合作共赢” 理念，坚持以 AI 为核心的 “3+2+X” 战略，致力于垂直细分领域的突破与创新，专注于为用户提
供具有竞争力的机器人无人值守系统和轨道智能驾驶系统。

关于英特尔

英特尔 (NASDAQ: INTC) 作为行业引领者，创造改变世界的技术，推动全球进步并让生活丰富多彩。在摩尔定律的启
迪下，我们不断致力于推进半导体设计与制造，帮助我们的客户应对最重大的挑战。通过将智能融入云、网络、边缘和
各种计算设备，我们释放数据潜能，助力商业和社会变得更美好。如需了解英特尔创新的更多信息，请访问英特尔中国
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