FPGAs für die Robotik: Deterministische KI, Präzisionsbewegung und Echtzeitsensorik

Moderne Roboter müssen in Echtzeit sehen, denken und handeln. Die FPGAs von Altera vereinen auf einzigartige Weise deterministische Latenz, parallelen Datenfluss und rekonfigurierbare E/A. Damit sind sie die ideale Plattform für Robotikanwendungen, die ML-Wahrnehmung, Hochgeschwindigkeitssteuerung und verschiedene Sensorschnittstellen auf einem Gerät mit integrierter eigener Intelligenz kombinieren müssen. Das entspricht den Vorteilen der FPGA AI Suite von Altera: schnelle Modellkonvertierung, hardwarefreie Validierung und IP-Integration auf Knopfdruck, die auf Robotik-Workloads angewendet werden können. Altera hat alle Aspekte des Robotik-Designs in „The Altera® Robotics Solutions Stack“ zusammengefasst. Dabei handelt es sich um ein mehrschichtiges Rahmenwerk aus Hardware-, Software- und IP-Blöcken, die zusammen einen Roboter ermöglichen.

Erfahren Sie mehr über den Altera Robotics Solution Stack: FPGA Robotics Solutions Stack für KI, Sensoren und Echtzeitsteuerung

Warum Robotik mit FPGAs?

Fühlen: Die Robotik beginnt mit der Wahrnehmung. FPGAs ermöglichen eine deterministische Verarbeitung von Sensordaten mit extrem geringer Latenzzeit - von Kameras und LiDAR bis hin zu Kraft-, Drehmoment- und Bewegungssensoren. Dank massiver Parallelität und Beschleunigung auf Hardware-Ebene verarbeiten FPGAs Datenströme mit hoher Bandbreite in Echtzeit und sorgen so für eine genaue, synchronisierte und zuverlässige Erfassung auch bei eng bemessenen Energie- und Latenzvorgaben.

Denken: Hochentwickelte Robotik erfordert schnelle, vorhersehbare Entscheidungen. FPGAs eignen sich hervorragend für Echtzeitberechnungen und ermöglichen die Ausführung komplexer Algorithmen wie Sensorfusion, Pfadgenerierung, Kinematik und maschinelles Lernen mit deterministischem Timing. Im Gegensatz zu CPUs und GPUs bieten FPGAs fein abgestufte Kontrolle über die Rechenpipelines, so dass sich Leistung, Stromverbrauch und Sicherheit für missionskritische Robotersysteme optimieren lassen.

Handeln: Wenn es Zeit ist, sich zu bewegen, ist Timing alles. FPGAs ermöglichen eine präzise Motorsteuerung und Bewegungsausführung und unterstützen hochfrequente Regelkreise mit minimalem Jitter. Von Industriearmen und autonomen mobilen Robotern bis hin zu kollaborativen Systemen sorgen FPGAs für eine reibungslose, reaktionsschnelle und sichere Betätigung und können gleichzeitig umprogrammiert werden, um sich an die sich im Laufe des Produktlebenszyklus entwickelnden Steuerungsstrategien und Standards anzupassen.

Der Altera Robotics Solution Stack enthält mehrere Referenzdesigns, die die Schlüsselprinzipien von Fühlen, Denken und Handeln (Sense, Think & Act) umsetzen. In der folgenden Tabelle sind diese Designs und die entsprechenden Altera-basierten Entwicklungskits aufgeführt, die auf der Altera-Entwicklungsseite zum Download verfügbar sind.