本電子書將從當今機器人技術的常見挑戰(zhàn)開始向您詳細講述何為機器人?以及目前所存在的設計挑戰(zhàn)是什么?并展望未來機器人技術，以及在引入自適應計算技術之后，機器人技術的發(fā)展和基于 ROS 2操作系統(tǒng)的硬件加速方案。

　　機器人是設計用于執(zhí)行特定任務的復合系統(tǒng)。它是軟硬件的終極組合。機器人專家采用網(wǎng)絡、傳感器、致動器與計算資源的組合創(chuàng)建旨在簡化人類生活的精密機器。按照尺寸和用途可以分為：空中機器人、AGV/AMR機器人、協(xié)作機器人、人形機器人、工業(yè)/直角坐標機器人、手術機器人等。

　　當今的眾多專業(yè)工業(yè)與醫(yī)療機器人都配備了兩種用于驅(qū)動其行為的主要技術：CPU 用于管理形成計算圖的復雜數(shù)據(jù)與控制架構，以及基于 FPGA 的自適應 SoC，用于獲取信號、對信號進行實時處理并將信號傳輸?shù)?CPU 進行進一步處理。但是，大量計算性能依賴 CPU，其可以處理來自傳感器與機械致動器的多個請求。但是，隨著計算圖復雜性的增加與類型的增多，CPU 即時響應時間關鍵型事件所面臨的難度也會提高。此時，效率會開始下降，最終隨著 CPU 時延增加而導致機器人性能降低。而引入自適應 SoC 則可以幫助卸載時間敏感型計算負載、加速硬件中的部分計算功能從而恢復計算與響應時間之間的平衡，以及降低并行執(zhí)行計算的總功耗。另外，ASIC 等其他技術確實可以改善響應時間和緩解計算負載，但是機器人系統(tǒng)的特定特性要求具備現(xiàn)場硬件適應性，以應對不同的環(huán)境條件并提高網(wǎng)絡攻擊抵抗能力，而這不是一次軟件升級所能做到的。

　　機器人的未來會在邊緣需要更多 AI 處理。多傳感器分析與機器學習應用(包括預測性維護與故障檢測)會采用 AI 在本地做出即時決策，而無需依賴基于云的傳感器數(shù)據(jù)處理。另一個趨勢是 5G 無線技術與時間敏感網(wǎng)絡 (TSN) 的交匯。5G TSN 子系統(tǒng)可以通過促進機器人系統(tǒng)之間的連接而推動低時延、確定性時間敏感型工業(yè)與汽車應用的融合。關鍵應用包括工廠自動化、智能能源、交通運輸、ADAS 與車載信息娛樂系統(tǒng)。

　　自適應計算將多核 CPU(以高度優(yōu)化的實時處理器及應用處理器集群組織而成)等功能模塊與可編程邏輯、網(wǎng)格處理器及智能引擎結合在一起，從而在最理想的架構中實現(xiàn)了機器人工作負載的分配。如此強大的算力輔以功能安全能力，為機器人帶來了更加安全可靠的運行優(yōu)勢，有助于避免數(shù)據(jù)泄露(降低機器人完整性并使其易受攻擊)。機器人是控制路徑與數(shù)據(jù)路徑的混合體，它們通過對外部事件(如視覺或傳感器刺激等)進行響應而做出動作。自適應計算使它們能夠為正確的計算單元分配正確的計算負載。結合相關硬件可以實現(xiàn)全面的設計方案和運行時軟件，也就是說能夠為打造高度靈活和高效的系統(tǒng)提供更優(yōu)化的平臺。

　　提供強大的硬件加速支持

　　Kria? KR260 機器人入門套件是繼 KV260 視覺AI 套件和量產(chǎn)型 K26 SOM 之后，KRIA 產(chǎn)品系列的又一全新產(chǎn)品。它能夠在模塊化平臺(可面向未來擴展)上實現(xiàn)時延更低的確定性多軸控制，且內(nèi)置功能安全與信息安全功能，專為機器人以及工業(yè)自動化的開發(fā)人員打造以其熟悉的 ROS 2 為中心的開發(fā)體驗，針對工廠、農(nóng)場、醫(yī)院和倉庫等應用場景下的視覺、通信和控制等方面提供硬件加速的優(yōu)勢。與此同時，自適應 SOM 的優(yōu)勢并不局限于硬件。

　　支持熟悉的軟件開發(fā)環(huán)境和框架

　　軟件開發(fā)者也可以利用面向自適應 SoC 的預置配置(如添加人臉識別算法)來加快設計周期。自適應 SOM 可以提供完整的固件基礎架構，以便采用 Python、C++ 等大家熟知的軟件開發(fā)語言以及 TensorFlow、PyTorch 等深度學習框架，通過簡單的現(xiàn)成加速通道運行機器人應用。

　　來自 Open Robotics 的機器人操作系統(tǒng) (ROS) 已經(jīng)成為面向機器人應用的行業(yè)標準軟件開發(fā)平臺。ROS 包括用于開發(fā)機器人應用的開源軟件庫(如用于運動規(guī)劃與控制)與工具(如仿真、測試、調(diào)試)，因此吸引日益增多的機器人專家為其開發(fā)與支持提供助力。

　　但是，在 ROS 工作流程中集成自適應計算的大多數(shù)嘗試都是從硬件工程師的角度出發(fā)的。而大部分機器人專家并非熟悉嵌入式流程與硬件流程的專家。所以，在將自適應計算直接集成到 ROS 生態(tài)系統(tǒng)之后可以為機器人專家提供其熟悉的用戶體驗。

　　KRS (Kria 機器人堆棧)是一組集成的機器人庫和實用程序，它們使用硬件來加速工業(yè)級機器人解決方案的開發(fā)、維護和商業(yè)化。它采用 ROS 2 軟件開發(fā)套件 (SDK)，可實現(xiàn)以 ROS 2 為中心的開發(fā)方法，該方法從創(chuàng)建計算圖形到為應用商店提供的 ROS 2 覆蓋工作區(qū)實現(xiàn)商業(yè)化。這樣機器人專家就能夠集中精力改進計算圖，而不是努力成為硬件專家。

圖：Kria 機器人協(xié)議棧工具與組件

　　隨著 Kria KR260 機器人入門套件的發(fā)布，AMD 為AI 驅(qū)動機器人、機器視覺以及工業(yè)通信與控制等應用提供了開箱即用的開發(fā)平臺，助力實現(xiàn)高性能、低時延與更快速的部署。

　　進一步了解自適應計算如何賦能機器人應用，歡迎點擊下方圖片，報名參加 6月28日 10:00 – 11:30，AMD Xilinx 舉辦的 KR260 線上專題研討會。參與本次研討會，您將了解到：

　　● 推動機器人未來發(fā)展的關鍵技術

　　● 主流機器人開發(fā)平臺的基準測試

　　● KR260 入門套件硬件概述

　　● 可用于開箱即用的機器人系統(tǒng)的 Ubuntu 22.04 應用程序

　　● KRS (Kria Robotics Stack)如何使 ROS 2(Humble)開發(fā)簡單高效

　　● 對其他工業(yè)連接性的支持，如 SLVS-EC、10 GigE Vision 和 TSN 等

　　● 注冊研討會的用戶將免費獲取KR260中文電子書的推送。

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Kria? KR260 機器人入門套件

6月28日|10:00 - 11:30

（文章來源：Xilinx賽靈思官微）