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、通信和控制。

面對現代自主機器人設計

雖然高度集成的處理器、內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機。人工智能和機器學習技術可幫助機器在發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 (SoC) 和模塊上系統 (SOM) 解決方案允許使用更少的空間實現更高級別的復雜性。SOM 可以將處理器、I/O、有線和無線接口、板載內存、電源管理單元和安全性整合到小尺寸板上。這節省了設計、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傳感器數據做出的解釋和決策。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，甚至工廠機器人和工業機器也需要應對挑戰。

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行單獨和協調的任務。這些可以運行開源或開發的軟件，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，對于實現危險識別和規避非常有用。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 可能實現的任務硬件加速。這不僅可以為最終產品提供更好的性能，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則基礎和問題解決技術來安全、高效、智能地適應新的挑戰。

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應用程序原型的預構建接口。Kria K26 SOM（圖 1）提供商業和工業等級，非常適合機器人、嵌入式視覺和機器視覺應用中的生產部署。

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

開始時，不需要專有工具或 AMD Xilinx 開發軟件。AMD Xilinx 表示入門級開發人員可以在一小時內啟動并運行。AMD Xilinx Apps Store提供加速應用程序，如 ROS 2 感知節點，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）。內置的 1920 x 1080 分辨率顯示端口對于開發和調試來說非常重要。兩個工業以太網端口允許高速有線連接到支持以太網的外圍設備，如電機控制和位置反饋系統。

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指示器連接。這些開發板甚至具有內置的 Micro SD 插槽，可用于開發目的和數據記錄。

結論

隨著技術的進步，工程師必須開發的工具也必須如此。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時間，還可以使成品的執行速度比純代碼執行方法快得多。憑借其所有專注于機器人技術的特性和功能，KR260 為生產就緒的 K26 SOM 提供了一個出色的開發平臺，可加速幾乎任何機器人或智能工業應用。

作者

完成電氣工程學業后，Jon Gabay 曾在國防、商業、工業、消費者、能源和醫療公司擔任設計工程師、固件編碼員、系統設計師、研究科學家和產品開發人員。作為一名替代能源研究人員和發明家，他從創立并經營 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、撰寫文章和開發技術和學生。

審核編輯黃昊宇