概要
ロボット工学の急速な発展に伴い、エンジニアリングチームは、高度な自律性の概念を研究室以外でも確実に動作する機械へと変換するという絶え間ないプレッシャーにさらされています。アジャイルな自律型システムを開発するロボット工学のOEMは、コンパクトなロボットプラットフォーム内でリアルタイム制御、AI 認識、およびスケーラブルなI/Oをサポートできる堅牢で 高性能なコンピューティングを必要としていました。Premioの堅牢なAIエッジ産業用コンピューターを採用することで、チームはロボットシステムをプロトタイプテストから実地展開へと移行させるための、耐久性があり構成可能な基盤を獲得しました。
課題
- 高密度リアルタイム制御および 認識パイプラインに対するCPUパフォーマンスの余裕
- モーションコントローラー、センサー、安全インターフェース向けの限定的なPCIeおよびI/O拡張
- 試験装置やパイロット導入による熱、衝撃、振動のストレスが早期ハードウェア故障を引き起こす原因に
- プロトタイプ間で取り付けのフットプリントが inconsistent であり、設計変更や配線作業が発生する
- 安全性の高い環境での市場投入期間を短縮するためのULおよびCE対応コンピューティングの必要性
ソリューション
- Premioの堅牢なAIエッジ産業用コンピューター（RCO-6000-RPL-2）
- ハイブリッドPコアとEコアアーキテクチャによるIntel Coreプロセッサーサポート
- GPU、AIモジュール、ストレージ、5G、イーサネット、USB、およびリモート管理のためのEDGEBoost拡張
- ファンレス堅牢設計、広範な温度、衝撃、振動、広電圧をサポート
- ロボットプラットフォーム間で再現性のある統合のための壁掛けおよび前面アクセスI/O
メリット
- プロトタイプから導入までのサイクル短縮
- 厳しい試験環境での稼働時間の向上
- 将来のロボット向けスケーラブルコンピューティング基盤
会社概要
あるロボットメーカーは、産業用、研究用、高度な自動化を行う顧客向けに、アジャイルな自律型システムを設計しています。このエンジニアリングチームは、全身制御、インテリジェントな自律性、高度に統合されたメカトロニクスをコンパクトなロボットプラットフォームに組み合わせることに長けています。将来の方向性としては、より多くのロボットを研究室での検証から、製造、 ロジスティクス、研究環境全体での信頼性の高い展開へと移行させることに焦点を当てています。
課題
全身制御のためのリアルタイムコンピューティング
アジャイルロボットは、高速制御ループ、センサーフュージョン、 認識、安全監視が中断することなく連携して動作することに依存しています。初期のコンピューティングプラットフォームでは、エンジニアがより多くの自律機能や高速なデータレートを追加するにつれて、十分なCPUヘッドルームを提供することが困難でした。チームは、高密度のロボット作業負荷に対応し、将来のアルゴリズムの成長のための余地を確保できる産業用コンピューティング性能を必要としていました。
プラットフォーム間の分断されたI/Oと拡張性
各ロボット世代では、新しいサーボドライブ、カメラ、ライダーセンサー、ネットワーク要件、安全インターフェースが導入されました。柔軟な拡張アーキテクチャがなければ、ロボットプラットフォームが進化するたびに、エンジニアリングチームはコンピューティング、ケーブル配線、キャリアハードウェアの設計変更を繰り返すリスクがありました。共通のコンピューティング基盤を 維持しつつ、さまざまな構成をサポートするためには、よりモジュール化されたアプローチが必要でした。
研究室およびパイロット導入における環境ストレス
作業の多くは管理された研究室空間で始まりましたが、ロボットは依然として衝撃、振動、熱、輸送ストレス、予測不能なテスト条件を経験しました。消費者向けスタイルのコンピューターや ファンベースのシステムは、バッテリー、ドライブ、アクチュエーター、可動アセンブリの近くに設置された場合、信頼性の懸念を生じさせました。チームは、障害点となることなく、厳しいエッジ環境で 動作できる堅牢な ファンレスハードウェアを必要としていました。
機械的統合と取り付けの絶え間ない変更
機械設計者は、複数のロボットプラットフォームに適合する、再現性のあるコンピューティングのフットプリントを必要としていました。各プロトタイプが異なるPCフォームファクターを使用している場合、ブラケット、ケーブル配線、およびサービスアクセスは再設計する必要がありました。これにより、設計凍結が遅れ、プロトタイプビルドから製造可能なロボットシステムへの明確な経路を作成することが困難になりました。
産業顧客からの認証圧力
ロボットシステムが顧客向けパイロットに近づくにつれて、購入者は安全性、排出ガス、信頼性に関する文書を要求し始めました。アドホックなコンピューティングハードウェアを使用すると、認定および認証計画中にロボットOEMの負担が増大したでしょう。チームは、UL、CE、FCCクラスA、および産業用コンプライアンス要件を念頭に置いて設計された コンピューティングプラットフォームを必要としていました。
ソリューション
堅牢なエッジコンピューティングプラットフォームの標準化
エンジニアリングチームは、次世代ロボットシステムのベースラインコンピューティングプラットフォームとしてRCO-6000-RPL-2を選定しました。Intel Coreシリーズ2、14世代、13世代、12世代プロセッサーをサポートすることで、さまざまな自律ワークロードに対してスケーラブルなパフォーマンスオプションをチームに提供しました。1つの堅牢な産業用プラットフォームに標準化することで、ソフトウェア、電気、機械チームは、 検証およびサポートする必要があるコンピューティングバリアントの数を減らしました。
ハイブリッドコアプロセッシングによるリアルタイムワークロードのサポート
RCO-6000-RPL-2は、パフォーマンスコアと効率コアを備えたIntelハイブリッドアーキテクチャをサポートしており、要求の厳しいワークロードを高パフォーマンスとバックグラウンド処理タスクに分散できます。ロボットアプリケーションでは、これにより、コンピューティング集約型 認識および制御機能を、ロギング、通信、システム監視などのサポートプロセスから分離できます。その結果、エッジで高速かつ応答性の高い意思決定を必要とするロボットにとって、よりバランスの取れたコンピューティング環境が実現します。
EDGEBoost モジュール性によるロボットI/Oの拡張
チームは、コアコンピューターを交換することなく、変化するロボット要件をサポートするためにEDGEBoost拡張機能を使用しました。GPUアクセラレーション、AIモジュール、追加のイーサネット、10GbE、M12 LAN、USB、5G、NVMeストレージ、およびリモート管理オプションにより、センサーとアクチュエーターのアーキテクチャが進化するにつれて、エンジニアは柔軟性を得ることができました。これにより、プラットフォーム全体で一貫したコンピューティングアーキテクチャを維持しながら、新しいロボット構成をテストおよび改良することが可能になりました。
モバイルロボット内での堅牢なファンレスハードウェアの展開
RCO-6000-RPL-2のファンレス設計、広範囲の温度サポート、9～48VDCの電源入力、および堅牢な耐衝撃性・耐振動性により、コンパクトなロボットシャーシ内に直接設置するのに適しています。このシステムは、熱、振動、電力変動が一般的なパワーエレクトロニクス、モーター、バッテリーシステムの近くで動作させることができました。これにより、長時間のテストサイクル、パイロット展開、検証サイト間の輸送中にコンピューティングの不安定さが発生するリスクが低減されました。
取り付けとサービスアクセスによる統合の簡素化
壁面取り付けと前面アクセス可能なI/Oにより、メカニカルチームは複数のロボットファミリー向けの反復可能なコンピューティングベイを設計することができました。エンジニアは、プロトタイプと生産予定のビルド全体で、ケーブルの配線、サービス手順の定義、一貫した設置作業を維持することができました。これにより、新しいロボットモデルが導入されたときに必要となる手直し作業の量が減り、製造計画が簡素化されました。
利点
プロトタイプから展開までのパスを高速化
反復的なコンピューティングの再設計を減らすことで、ロボットOEMはシミュレーションからプロトタイプテスト、フィールドトライアルへの移行を加速させました。エンジニアリング時間は、ハードウェアの回避策から、自律性、制御、顧客固有の機能へとシフトしました。
要求の厳しい環境での高い信頼性
堅牢なファンレスコンピューティングは、振動、熱、機械的ストレスによって引き起こされるダウンタイムを削減するのに役立ちました。より信頼性の高いコンピューティング基盤を構築することで、エンジニアはハードウェア関連の妨害を少なくし、より自信を持ってロボットの動作のトラブルシューティングを行うことができました。
将来の製品ライン向けのスケーラブルなプラットフォーム
モジュラーアーキテクチャは、将来のロボットプラットフォーム向けに再利用可能なコンピューティング戦略を企業に提供しました。Premioのロサンゼルス地域のサポートと産業製品ライフサイクルへの重点も、長期的な展開計画の強力な基盤となりました。
結論
俊敏な自律型機械を構築するロボットOEMにとって、コンピューティングの信頼性は、制御アルゴリズムや機械設計と同じくらい重要になりました。RCO-6000-RPL-2は、堅牢で拡張可能、かつ認証に適したプラットフォームを提供し、進化するロボットシステム全体でコンピューティングを標準化するのに役立ちました。安定したエッジコンピューティング基盤が整備されたことで、同社はラボから現実世界の産業環境へとロボットを拡張し続けることができます。