物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無線技術(shù)介紹
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無線技術(shù),有運營商廣域網(wǎng)的GPRS、3G、4G等,還有局域網(wǎng)短距離的ZigBee、Wi-Fi、藍牙。雖然這些無線技術(shù)本身已經(jīng)成熟,但是在長距離和低功耗兩者之間只能二選一。LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))在這個背景下應(yīng)運而生,專為遠(yuǎn)距離、低帶寬、低功耗、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計。LPWAN包括LoRa、Sigfox和NB-IoT、eMTC等。
LoRa,是一種基于擴頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案,屬于通信技術(shù)之一。它的名字來源于“Long Range”的縮寫,從名字就能看出來,它的最大特點就是距離長。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息物理系統(tǒng)(CPS)的快速發(fā)展,機器人已在諸多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。除了用于電子、汽車、化工等行業(yè)的工業(yè)機器人,人們越來越多地在生活場景中見到用于家庭、酒店、餐廳等場景的服務(wù)機器人。近年來,全球服務(wù)機器人在技術(shù)方面取得了長足的進步和發(fā)展,在家庭、教育、公共服務(wù)、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了一系列突破性應(yīng)用,為創(chuàng)造更美好的生活和提升生產(chǎn)效率奠定了基礎(chǔ)。
由于當(dāng)今的生活和工作節(jié)奏不斷加快,加上人口老齡化、人力成本提升等因素,使各種服務(wù)行業(yè)都在選擇使用機器人,將人們從單一瑣碎的勞動中解脫出來,同時提升勞動生產(chǎn)效率。根據(jù)麥肯錫全球研究院(McKinsey Global lnstitute)的預(yù)測,到2025年,全球機器人應(yīng)用每年將產(chǎn)生1.7至4.5萬億美元的經(jīng)濟影響,其中服務(wù)機器人每年將產(chǎn)生1.1至3.3萬億美元的經(jīng)濟影響,占比高達70%左右。
智能服務(wù)機器人作為一種聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,由于許多餐飲業(yè)、酒店、醫(yī)院、養(yǎng)老院和零售賣場中存在場地面積大、混凝土遮擋和行駛路徑復(fù)雜等因素,因此需要覆蓋距離更長、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加靈活便捷和可靠性更高的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。Semtech的LoRa®技術(shù)憑借經(jīng)過驗證的廣覆蓋、高可靠和靈活性,在實際的機器人應(yīng)用中已經(jīng)得到廣泛的采用,成為一種推動服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。
深圳市普渡科技有限公司(以下簡稱“普渡科技”)作為一家行業(yè)領(lǐng)先的智能配送機器人及低速無人駕駛解決方案供應(yīng)商,自成立以來一直堅守“發(fā)明家精神”,推出多款用于不同場景的機器人,為用戶提升了商業(yè)效率?!昂美病睓C器人是普渡科技推出的一款主打呼叫通知功能的配送機器人,該機器人與LoRa技術(shù)巧妙結(jié)合,大大提升了使用效率。
★ 超大容量,高運載力
運載能力高達60Kg,120L超大容積,擁有4層運載空間,在餐飲業(yè)應(yīng)用中可一次回盤多桌和快速翻臺;在醫(yī)療應(yīng)用中,可完成醫(yī)療廢物從產(chǎn)生點到指定貯存室的無接觸轉(zhuǎn)運,提高醫(yī)療廢物處理效率,降低感染率。
★ LoRa遠(yuǎn)程手表呼叫
“好啦”支持遠(yuǎn)程智能手表呼叫模式,實時召喚機器人并下達任務(wù)指令,做到隨叫隨到。
★ 隔空操作
無需觸碰按鈕,高效無接觸。
★ IPX5級防水內(nèi)艙
IPX5級別的防水內(nèi)艙,可有效抵御工作環(huán)境中各類液體潑濺,保持機體潔凈。
在定義和設(shè)計“好啦”配送機器人時,普渡科技觀察到在餐廳、醫(yī)院等復(fù)雜場景中,人員流動性大,墻體等障礙物較多,為了確保通信穩(wěn)定性,保證機器人能夠及時做出回應(yīng),普渡科技在遠(yuǎn)程呼叫手表中采用了LoRa通信技術(shù)。
LoRa具有低功耗、覆蓋范圍廣、信號穿透性強等特點,當(dāng)服務(wù)人員通過LoRa智能手表呼叫機器人時,機器人可做到隨叫隨到,完美助力“好啦”機器人提高工作效率。
“好啦”機器人已在餐飲等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,大幅提升了工作效率。深圳某餐廳將單臺“好啦”機器人回盤數(shù)與人均回盤數(shù)進行了對比,可以看出機器人能夠更加高效地回盤,對人力勞動進行有效補充。此外,機器人回盤還避免了行進中的碗碟破碎情況,其一次可以執(zhí)行多個任務(wù),直接將碗碟運載至洗碗處。“好啦”機器人還具有IPX5級防水內(nèi)艙,無懼潑濺,清潔人員不必脫去沾滿水漬的手套,可直接收取碗碟,之后用手勢直接讓機器人回到待機點,等待下一次呼叫。

圖:人均回盤數(shù)與單臺機器人回盤數(shù)對比圖
除了“好啦”機器人,普渡科技針對其他場景推出的‘歡樂送’、‘貝拉’和‘歡樂消’等機器人,也已得到了廣泛應(yīng)用。
作為一家領(lǐng)先的智能配送機器人供應(yīng)商,普渡科技在疫情肆虐期間,勇于承擔(dān)社會責(zé)任,為多家醫(yī)院和隔離點共計支援了數(shù)百臺“歡樂送”機器人。這些機器人主要在醫(yī)院和酒店的隔離點進行配送,其可搭載3-4層托盤(475×400mm),運載量為人工的2.5倍,平均每天能夠完成300-400次左右的配送。同時可支持多臺機器人同時調(diào)度,能夠高效地配送餐食、藥物、飲用水或患者提出的其他物品。
醫(yī)護工作人員可以在不接觸病患的情況下,將所需物品放到“歡樂送”上,讓“歡樂送”自動前往病房門口,當(dāng)患者或隔離人員聽到“歡樂送”的語音提示后開門領(lǐng)取物品,期間所用時間不足半分鐘,且不用任何接觸操作。完成之后,機器人會自動回到站點,消毒后即可繼續(xù)配送。
在所有的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)中,LoRa技術(shù)可在噪聲下20dB解調(diào),而其它的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)必須高于噪聲一定強度才能實現(xiàn)解調(diào)。
其它物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的波形可以被頻譜儀等設(shè)備抓取。同樣,這些通信數(shù)據(jù)也可能被干擾或偽造。而LoRa技術(shù)具有較好的隱蔽性和抗干擾特性,具有較強的物理層安全特性。
實際上,功耗一直以來是無線通信技術(shù)最大的競爭點,這是因為大多數(shù)遠(yuǎn)距離接入場景大多都需要電池供電,電池的壽命直接影響了用戶體驗。
根據(jù)介紹,LoRaWan在睡眠狀態(tài)電流甚至低于1μA,發(fā)射17dBm信號時電流僅為45mA,接受信號時電流僅為5mA。
通過對比NB-IoT,LoRa擁有更簡化的結(jié)構(gòu)。而在運動手環(huán)應(yīng)用上,LoRa可以工作超過2周時長。根據(jù)介紹,LoRa不僅能夠根據(jù)應(yīng)用需要規(guī)劃和部署網(wǎng)絡(luò),還能根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境,針對終端位置合理部署基站。LoRa的網(wǎng)絡(luò)擴展十分簡單,也可根據(jù)節(jié)點規(guī)模的變化隨時對覆蓋進行增強或擴展。LoRa擁有從物理層、網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層的三重安全性,因此滿足各種數(shù)據(jù)私密性要求。LORA 無線數(shù)傳收發(fā)器,采用 LORA 擴頻調(diào)制方式傳輸,高性能、高可靠,高穩(wěn)定以及低功耗的無線數(shù)據(jù)傳輸方式,為現(xiàn)場無法安裝布線等復(fù)雜環(huán)境提供高性能和低成本的方案。