AMD 機器人入門套件加速設(shè)計

機器人技術(shù)是許多工程元素的組合。集成新的組件和元素會給框架帶來新的變化。另一個挑戰(zhàn)是在框架變化的情況下保持高質(zhì)量的性能。適應(yīng)這些變化為自適應(yīng)計算開辟了道路。自適應(yīng)計算是最新的尖端機器人技術(shù)組件，可提高機器人在工業(yè)生命周期中的響應(yīng)時間、能力和靈活性。機器人入門套件，如 AMD Xilinx 的 Kria? KR260 機器人入門套件，為機器人專家提供了構(gòu)建塊，以使用 ROS 2 高效地實施設(shè)計。這可以通過提供開箱即用的開發(fā)平臺來縮短設(shè)計周期，工程師可以更快地評估和制作原型，包括機器視覺、人工智能、機器人、工業(yè)、通信和控制。

面對現(xiàn)代自主機器人設(shè)計

雖然高度集成的處理器、內(nèi)存和通信簡化了我們的許多職責(zé)，但用于制造自主機器人的算法和技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了處理器板的范圍。自適應(yīng)計算超越了簡單的定序器和狀態(tài)機。人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)可幫助機器在發(fā)生意外情況時確定下一步行動方案。

最近，高度集成的片上系統(tǒng) (SoC) 和模塊上系統(tǒng) (SOM) 解決方案允許使用更少的空間實現(xiàn)更高級別的復(fù)雜性。SOM 可以將處理器、I/O、有線和無線接口、板載內(nèi)存、電源管理單元和安全性整合到小尺寸板上。這節(jié)省了設(shè)計、原型設(shè)計、測試和調(diào)試基本功能（例如 Wi-Fi ?、USB、視覺接口和網(wǎng)絡(luò)外圍設(shè)備）的時間。

一個關(guān)鍵的關(guān)注領(lǐng)域是傳感器的使用以及機器人將根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)做出的解釋和決策。關(guān)注點不僅限于移動機器人。由于工人減少和供應(yīng)鏈問題使制造計劃變得動態(tài)，甚至工廠機器人和工業(yè)機器也需要應(yīng)對挑戰(zhàn)。

幸運的是，工程師可以利用許多具有單核或多核的強大處理器來執(zhí)行單獨和協(xié)調(diào)的任務(wù)。這些可以運行開源或開發(fā)的軟件，使設(shè)計團隊能夠快速評估各種方法并改進算法以滿足他們的需求。

ROS 2 等機器人操作系統(tǒng)提供了用于導(dǎo)航、運動控制、機器視覺的軟件庫和工具，以及 RVIS 等 3D 可視化工具，對于實現(xiàn)危險識別和規(guī)避非常有用。工程團隊仍必須做出最適合應(yīng)用的選擇。

例如，您是否實施高分辨率視頻系統(tǒng)和照明以使用和解碼導(dǎo)航，或者您是否使用激光雷達(dá)、反射光學(xué)、接觸開關(guān)或超聲波測距來進行測距和避讓？所有這些都是可能的，并且這些方法具有模塊化技術(shù)套件，可讓您對特定技術(shù)進行原型設(shè)計、測試和評估。

通常，技術(shù)組合可以利用每種技術(shù)的優(yōu)勢，并取得比單獨使用任何一種技術(shù)更好的結(jié)果。例如，將高端處理器與高性能 FPGA 相結(jié)合，可以讓流程的固定程序性能充分利用 FPGA 可能實現(xiàn)的任務(wù)硬件加速。這不僅可以為最終產(chǎn)品提供更好的性能，而且還允許設(shè)計人員快速試驗和測試各種方法，而無需進行大量的重新編碼或電路板布局迭代。

AMD Xilinx 和機器人入門套件

自適應(yīng)計算符合機器人應(yīng)用不斷變化的需求。自適應(yīng)計算需要可靠的規(guī)則基礎(chǔ)和問題解決技術(shù)來安全、高效、智能地適應(yīng)新的挑戰(zhàn)。

AMD Xilinx Kria KR260 機器人入門套件通過為機器人技術(shù)提供高級平臺來瞄準(zhǔn)自適應(yīng)計算。Kria KR260 結(jié)合了用于應(yīng)用程序處理的 Arm? 內(nèi)核、用于實時處理的可編程邏輯和 Kria K26 SOM 提供的控制，并包括用于快速制作機器人和工業(yè)應(yīng)用程序原型的預(yù)構(gòu)建接口。Kria K26 SOM（圖 1）提供商業(yè)和工業(yè)等級，非常適合機器人、嵌入式視覺和機器視覺應(yīng)用中的生產(chǎn)部署。

圖 1：AMD Xilinx Kria KR260 機器人入門套件結(jié)合了高性能工業(yè)接口和功能，供工程師測試和評估智能自主機器人解決方案。（來源：貿(mào)澤電子）

開始時，不需要專有工具或 AMD Xilinx 開發(fā)軟件。AMD Xilinx 表示入門級開發(fā)人員可以在一小時內(nèi)啟動并運行。AMD Xilinx Apps Store提供加速應(yīng)用程序，如 ROS 2 感知節(jié)點，設(shè)計人員可以使用 ROS 2 框架和/或來自 Python、C++ 和 FPGA RTL 的代碼。

入門套件基于 AMD Xilinx K26 SOM，具有 4GB DDR4 內(nèi)存、板載電源、啟動選項、用于增強安全性的 TPM 2.0 以及映射載卡 IO 的連接器（圖 2）。更重要的是，這些時鐘高達(dá) 1.33GHz (TOPs)。這些速度下的邏輯將始終優(yōu)于代碼驅(qū)動的決策制定。K26 SOM 將插入用于視覺人工智能、機器人、工業(yè)通信、控制和更多應(yīng)用的定制載卡。

圖 2：高度集成的 KR260 機器人入門套件包含許多用于通信、計算、傳感器接口、運動控制和自適應(yīng)學(xué)習(xí)的硬件資源。（來源：AMD 賽靈思）

標(biāo)準(zhǔn) JTAG 編程和調(diào)試提供對所有嵌入式端口和外圍設(shè)備的訪問，例如可用于相機接口（例如 SLVS-EC）的 4xUSB 3.0 端口和其他需要高達(dá) 10GB/秒通信的接口（例如 5G 端口）。內(nèi)置的 1920 x 1080 分辨率顯示端口對于開發(fā)和調(diào)試來說非常重要。兩個工業(yè)以太網(wǎng)端口允許高速有線連接到支持以太網(wǎng)的外圍設(shè)備，如電機控制和位置反饋系統(tǒng)。

多個 Micro USB、UART/JTAG、Pmod 和 Raspberry Pi 擴展接頭非常適合與眾多低帶寬傳感器和運行狀態(tài)指示器連接。這些開發(fā)板甚至具有內(nèi)置的 Micro SD 插槽，可用于開發(fā)目的和數(shù)據(jù)記錄。

結(jié)論

隨著技術(shù)的進步，工程師必須開發(fā)的工具也必須如此。Kria KR260 機器人入門套件是進行自主機器人開發(fā)的完美方式。

這里討論的硬件加速不僅可以縮短設(shè)計和開發(fā)時間，還可以使成品的執(zhí)行速度比純代碼執(zhí)行方法快得多。憑借其所有專注于機器人技術(shù)的特性和功能，KR260 為生產(chǎn)就緒的 K26 SOM 提供了一個出色的開發(fā)平臺，可加速幾乎任何機器人或智能工業(yè)應(yīng)用。

作者

完成電氣工程學(xué)業(yè)后，Jon Gabay 曾在國防、商業(yè)、工業(yè)、消費者、能源和醫(yī)療公司擔(dān)任設(shè)計工程師、固件編碼員、系統(tǒng)設(shè)計師、研究科學(xué)家和產(chǎn)品開發(fā)人員。作為一名替代能源研究人員和發(fā)明家，他從創(chuàng)立并經(jīng)營 Dedicated Devices Corp. 到 2004 年一直從事自動化技術(shù)工作。從那時起，他一直在為下一代工程師進行研發(fā)、撰寫文章和開發(fā)技術(shù)和學(xué)生。

審核編輯黃昊宇