AMD 機器人入門套件加速設計

機器人技術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量的性能。適應這些變化為自適應計算開辟了道路。自適應計算是最新的尖端機器人技術組件，可提高機器人在工業(yè)生命周期中的響應時間、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建塊，以使用 ROS 2 高效地實施設計。這可以通過提供開箱即用的開發(fā)平臺來縮短設計周期，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，但用于制造自主機器人的算法和技術遠遠超出了處理器板的范圍。自適應計算超越了簡單的定序器和狀態(tài)機。人工智能和機器學習技術可幫助機器在發(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)省了設計、原型設計、測試和調試基本功能（例如 Wi-Fi ?、USB、視覺接口和網(wǎng)絡外圍設備）的時間。

一個關鍵的關注領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。關注點不僅限于移動機器人。由于工人減少和供應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)調的任務。這些可以運行開源或開發(fā)的軟件，使設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航，或者您是否使用激光雷達、反射光學、接觸開關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套件，可讓您對特定技術進行原型設計、測試和評估。

通常，技術組合可以利用每種技術的優(yōu)勢，并取得比單獨使用任何一種技術更好的結果。例如，將高端處理器與高性能 FPGA 相結合，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

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

AMD Xilinx Kria KR260 機器人入門套件通過為機器人技術提供高級平臺來瞄準自適應計算。Kria KR260 結合了用于應用程序處理的 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)應用程序原型的預構建接口。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用中的生產(chǎn)部署。

圖 1：AMD Xilinx Kria KR260 機器人入門套件結合了高性能工業(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提供加速應用程序，如 ROS 2 感知節(jié)點，設計人員可以使用 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 1.33GHz (TOPs)。這些速度下的邏輯將始終優(yōu)于代碼驅動的決策制定。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、運動控制和自適應學習的硬件資源。（來源：AMD 賽靈思）

標準 JTAG 編程和調試提供對所有嵌入式端口和外圍設備的訪問，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 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。

結論

隨著技術的進步，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)應用。

作者

完成電氣工程學業(yè)后，Jon Gabay 曾在國防、商業(yè)、工業(yè)、消費者、能源和醫(yī)療公司擔任設計工程師、固件編碼員、系統(tǒng)設計師、研究科學家和產(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)技術和學生。

審核編輯黃昊宇