AMD Xilinx 机器人入门套件加速设计和开发

AMD 机器人入门套件加速设计

机器人技术是许多工程元素的组合。集成新的组件和元素会给框架带来新的变化。另一个挑战是在框架变化的情况下保持高质量的性能。适应这些变化为自适应计算开辟了道路。自适应计算是最新的尖端机器人技术组件，可提高机器人在工业生命周期中的响应时间、能力和灵活性。机器人入门套件，如 AMD Xilinx 的 Kria™ KR260 机器人入门套件，为机器人专家提供了构建块，以使用 ROS 2 高效地实施设计。这可以通过提供开箱即用的开发平台来缩短设计周期，工程师可以更快地评估和制作原型，包括机器视觉、人工智能、机器人、工业、通信和控制。

面对现代自主机器人设计

虽然高度集成的处理器、内存和通信简化了我们的许多职责，但用于制造自主机器人的算法和技术远远超出了处理器板的范围。自适应计算超越了简单的定序器和状态机。人工智能和机器学习技术可帮助机器在发生意外情况时确定下一步行动方案。

最近，高度集成的片上系统 (SoC) 和模块上系统 (SOM) 解决方案允许使用更少的空间实现更高级别的复杂性。SOM 可以将处理器、I/O、有线和无线接口、板载内存、电源管理单元和安全性整合到小尺寸板上。这节省了设计、原型设计、测试和调试基本功能（例如 Wi-Fi ®、USB、视觉接口和网络外围设备）的时间。

一个关键的关注领域是传感器的使用以及机器人将根据传感器数据做出的解释和决策。关注点不仅限于移动机器人。由于工人减少和供应链问题使制造计划变得动态，甚至工厂机器人和工业机器也需要应对挑战。

幸运的是，工程师可以利用许多具有单核或多核的强大处理器来执行单独和协调的任务。这些可以运行开源或开发的软件，使设计团队能够快速评估各种方法并改进算法以满足他们的需求。

ROS 2 等机器人操作系统提供了用于导航、运动控制、机器视觉的软件库和工具，以及 RVIS 等 3D 可视化工具，对于实现危险识别和规避非常有用。工程团队仍必须做出最适合应用的选择。

例如，您是否实施高分辨率视频系统和照明以使用和解码导航，或者您是否使用激光雷达、反射光学、接触开关或超声波测距来进行测距和避让？所有这些都是可能的，并且这些方法具有模块化技术套件，可让您对特定技术进行原型设计、测试和评估。

通常，技术组合可以利用每种技术的优势，并取得比单独使用任何一种技术更好的结果。例如，将高端处理器与高性能 FPGA 相结合，可以让流程的固定程序性能充分利用 FPGA 可能实现的任务硬件加速。这不仅可以为最终产品提供更好的性能，而且还允许设计人员快速试验和测试各种方法，而无需进行大量的重新编码或电路板布局迭代。

AMD Xilinx 和机器人入门套件

自适应计算符合机器人应用不断变化的需求。自适应计算需要可靠的规则基础和问题解决技术来安全、高效、智能地适应新的挑战。

AMD Xilinx Kria KR260 机器人入门套件通过为机器人技术提供高级平台来瞄准自适应计算。Kria KR260 结合了用于应用程序处理的 Arm® 内核、用于实时处理的可编程逻辑和 Kria K26 SOM 提供的控制，并包括用于快速制作机器人和工业应用程序原型的预构建接口。Kria K26 SOM（图 1）提供商业和工业等级，非常适合机器人、嵌入式视觉和机器视觉应用中的生产部署。

图 1：AMD Xilinx Kria KR260 机器人入门套件结合了高性能工业接口和功能，供工程师测试和评估智能自主机器人解决方案。（来源：贸泽电子）

开始时，不需要专有工具或 AMD Xilinx 开发软件。AMD Xilinx 表示入门级开发人员可以在一小时内启动并运行。AMD Xilinx Apps Store提供加速应用程序，如 ROS 2 感知节点，设计人员可以使用 ROS 2 框架和/或来自 Python、C++ 和 FPGA RTL 的代码。

入门套件基于 AMD Xilinx K26 SOM，具有 4GB DDR4 内存、板载电源、启动选项、用于增强安全性的 TPM 2.0 以及映射载卡 IO 的连接器（图 2）。更重要的是，这些时钟高达 1.33GHz (TOPs)。这些速度下的逻辑将始终优于代码驱动的决策制定。K26 SOM 将插入用于视觉人工智能、机器人、工业通信、控制和更多应用的定制载卡。

图 2：高度集成的 KR260 机器人入门套件包含许多用于通信、计算、传感器接口、运动控制和自适应学习的硬件资源。（来源：AMD 赛灵思）

标准 JTAG 编程和调试提供对所有嵌入式端口和外围设备的访问，例如可用于相机接口（例如 SLVS-EC）的 4xUSB 3.0 端口和其他需要高达 10GB/秒通信的接口（例如 5G 端口）。内置的 1920 x 1080 分辨率显示端口对于开发和调试来说非常重要。两个工业以太网端口允许高速有线连接到支持以太网的外围设备，如电机控制和位置反馈系统。

多个 Micro USB、UART/JTAG、Pmod 和 Raspberry Pi 扩展接头非常适合与众多低带宽传感器和运行状态指示器连接。这些开发板甚至具有内置的 Micro SD 插槽，可用于开发目的和数据记录。

结论

随着技术的进步，工程师必须开发的工具也必须如此。Kria KR260 机器人入门套件是进行自主机器人开发的完美方式。

这里讨论的硬件加速不仅可以缩短设计和开发时间，还可以使成品的执行速度比纯代码执行方法快得多。凭借其所有专注于机器人技术的特性和功能，KR260 为生产就绪的 K26 SOM 提供了一个出色的开发平台，可加速几乎任何机器人或智能工业应用。

作者

完成电气工程学业后，Jon Gabay 曾在国防、商业、工业、消费者、能源和医疗公司担任设计工程师、固件编码员、系统设计师、研究科学家和产品开发人员。作为一名替代能源研究人员和发明家，他从创立并经营 Dedicated Devices Corp. 到 2004 年一直从事自动化技术工作。从那时起，他一直在为下一代工程师进行研发、撰写文章和开发技术和学生。

审核编辑黄昊宇