Avtonom robotlar yarim asrdan ortiq vaqtdan beri sanoat ishlab chiqarish sohasida odamlar bilan hamkorlikda ishlamoqda. 1950-yillarda dunyodagi birinchi sanoat roboti ishlab chiqilgan va foydalanishga topshirilgandan beri korxonalar robotlarga og'ir va xavfli vazifalarni ishonib topshirdilar, bu esa ishchilarga ko'proq ixtisoslashgan ishlarga e'tibor qaratish imkonini beradi. Hozirgi kunda ilg'or robot texnologiyasini qo'llash endi sanoat sohasi bilan chegaralanib qolmaydi, balki sog'liqni saqlash, chakana savdo va qishloq xo'jaligi kabi ko'plab vertikal tarmoqlarga ham kengaydi.
Shu bilan birga, sun'iy intellekt va mashinani o'rganish kabi sohalardagi texnologik yutuqlar yanada aqlli robotlarning yangi avlodini keltirib chiqardi. Ular endi takrorlanuvchi vazifalarni bajarish bilan cheklanib qolmaydi, balki murakkabroq ishlarni bajarishi mumkin. Masalan, kompyuterni ko'rish va avtonom harakat kabi texnologiyalar yordamida robotlar mahsulotni yig'ish, sifatni tekshirish, ilg'or tahdidlarni aniqlash va ularga javob berish va hokazolarni o'z ichiga olgan turli vazifalarni bajarishi mumkin.
Muxtasar qilib aytganda, aqlli robotlar zamonaviy ishchi kuchini mustahkamlashning asosiy boyligiga aylandi. Ularning yuqori-aniqlik xususiyatlari va unumdorlikni oshirish uchun deyarli cheksiz imkoniyatlarni almashtirib bo‘lmaydi. Biroq, korxonalarning robot yordamchilariga bo'lgan talablari yangilanishda davom etar ekan, bunday tizimlarni loyihalash qiyinligi keskin o'sib bordi va texnik yordam ko'rsatish uchun past-kechikish va yuqori{4}}faoliyatli qurilmalarga, masalan, Field Programmable Gate massivlari (FPgas) zarur.
Dizayn muammolari tobora ortib bormoqda
Sun'iy intellekt bilan jihozlangan aqlli robotlar an'anaviy robotlarga qaraganda ko'proq sensorlar va aktuatorlar, jumladan kameralar, lidarlar, radarlar, inertial o'lchov birliklari (IMU), motor kodlovchilari, bosim sensorlari va boshqa komponentlar bilan jihozlangan bo'lishi kerak. Shu bilan birga, robot real vaqt rejimida 3D ko‘rishni qayta ishlash, bir vaqtda mahalliylashtirish va xaritalash (SLAM) va tushunish nuqtasini hisoblash kabi murakkabroq hisoblash vazifalarini ham bajarishi kerak.
Buning uchun tegishli tizimlar apparati nafaqat turli sensorlarga moslashish uchun koʻproq kirish/chiqish interfeyslariga (I/U) ega boʻlishini, balki murakkabroq hisoblash funksiyalariga erishish uchun yanada kuchli qayta ishlash modullari (masalan, markaziy protsessorlar (CPU), grafik ishlov berish birliklari (GPU) va neyron tarmoqlarni qayta ishlash birliklari (NPU)) bilan jihozlangan boʻlishini talab qiladi. Biroq, dizaynerlar duch keladigan qiyinchilik shundaki, faqat protsessor kabi modullarni qayta ishlashga tayangan holda, robot tizimi talab qiladigan turli sensorlar bilan ulanish qiyin va u sensorlar tomonidan to'plangan katta miqdordagi xom ma'lumotlarni samarali boshqara olmaydi.
Buning sabablari, bir tomondan, kiritish-chiqarish interfeyslari soni va protsessorning ixtisoslashuv darajasi ko'pincha ishlab chiquvchilarning talablariga javob bera olmaydi. Bundan tashqari, protsessorga oddiygina interfeyslarni qo'shish katta xarajatlarni talab qiladi - jismoniy interfeyslar funksiyalarga erishish uchun ma'lum hajmni saqlab turishi kerak va yangi interfeyslarni qo'shish ko'proq chip maydonini egallashni anglatadi. Bu ilg'or ishlab chiqarish jarayonlarida osongina kichraytirilishi va kengaytirilishi mumkin bo'lgan mantiqiy birliklardan tubdan farq qiladi.
Agar protsessor aqlli robotlar bilan bog'lanish va sensorlar tomonidan to'plangan katta hajmdagi xom ma'lumotlarni to'g'ridan-to'g'ri ishlov berish blokiga uzatish uchun etarli darajada moslashuvchan I/U interfeyslarini ta'minlay olsa ham, past energiya samaradorligi muammosi mavjud. Bundan tashqari, protsessor aqlli robotlar talab qiladigan real vaqt{1}}vaqtni qayta ishlash vazifalari uchun moʻljallanmagan. Agar sensorni sintez qilish kabi asosiy vazifalar protsessor tomonidan bajarilsa, bu tizimda sezilarli kechikishlarga olib keladi va robotning ishlash samaradorligini sezilarli darajada kamaytiradi.
Yaxshiyamki, apparat dizaynerlari va ishlab chiquvchilari yuqorida aytib o‘tilgan texnik kamchiliklarni bartaraf etish uchun turli innovatsion mahsulotlarni ishlab chiqishga e’tibor qaratmoqda-va FPGA ulardan biri.
FPGA: Juda qimmatli apparat yechimi
FPGA juda moslashuvchan yarimo'tkazgichli qurilma bo'lib, sensorlar, aktuatorlar va protsessorlar o'rtasida "ko'prik" bo'lib xizmat qila oladi va ishlab chiquvchilarga aqlli robot tizimlarini ulash uchun zarur bo'lgan turli va ko'p sonli kiritish-chiqarish interfeyslarini taqdim etadi. Shu bilan birga, sensorning oxiriga yaqin{1}}va real vaqtda hisoblash quvvati bilan FPGA turli sensorlarning asosiy maxsus qayta ishlash vazifalarini bajarishi, tizim hisoblash resurslarini bo‘shatishi va korxonalarga zarur bo‘lgan yanada aqlli va sezgir robotlarni yaratishga yordam berishi mumkin.
FPGA tomonidan ma'lumotlarni qayta ishlashning birinchi qatlami tugagandan so'ng, ma'lumotlar standartlashtirilgan yuqori{0}}o'tkazuvchanlik kanallari orqali protsessorga uzatiladi. Vazifalarni taqsimlashning ushbu usuli orqali FPGA hisoblash yukining bir qismini protsessor bilan bo‘lishishi, traektoriyani rejalashtirish, klaster tahlili va obyektni aniqlash kabi yuqori tartibdagi hisoblash vazifalarini qo‘llab-quvvatlash uchun energiya sarfini tejashi mumkin, bu esa protsessorga optimallashtirish va apparat darajasida erishish qiyin bo‘lgan qarorlar-qabul qilishga e’tiborini qaratish imkonini beradi.
Ushbu apparat arxitekturasi ishlab chiquvchilarga quyidagi turdagi texnik qiyinchiliklarni yengishda ham yordam berishi mumkin:
Ulanish: FPGA apparati juda yuqori darajadagi moslashtirishga ega va CPUga qaraganda ko'proq kiritish/chiqarish interfeyslarini ta'minlay oladi. Ishlab chiquvchilar chekilgan, ketma-ket periferik interfeys (SPI), yuqori aniqlikdagi multimedia interfeysi (HDMI) va mobil sanoat protsessor interfeysi (MIPI) kabi turli interfeyslar orqali ko'proq sensorlar va aktuatorlarni ulashlari va boshqarishlari mumkin va xarajat asosiy ishlov berish blokiga yangi interfeyslarni qo'shishdan ancha past. Bundan tashqari, FPgas shuningdek, bir nechta kuchlanish darajalari va standart bo'lmagan aloqa protokollarini ham qo'llab-quvvatlaydi, bu esa ishlab chiquvchilarga turli xil ilovalar stsenariylariga moslashish uchun ko'proq imkoniyatlarni taqdim etadi.
Energiya sarfi: FPGA robot datchiklari yaqinida apparat-darajasida parallel hisoblashga erisha oladi. Mahalliy ma'lumotlarni real vaqtda qayta ishlash va keyin uni protsessorga uzatish orqali tizimning umumiy energiya sarfini samarali ravishda kamaytiradi.
Kechikish: FPGA ning yuqori-tezkor hisoblash quvvati sensor sintezi - kabi asosiy vazifalarni qayta ishlashni tezlashtirishi mumkin. Bu vazifa atrof-muhitni idrok etishning to'liq tasvirini yaratish uchun kameralar va lidarlar kabi turli sensorlardan to'plangan ma'lumotlarni birlashtirishi va shu bilan robotlarning fikrlash aniqligi va qaror qabul qilish qobiliyatini oshiradi{{2}. Misol sifatida hisoblash tezligini oling. VLP16 liDAR sensori har 1,32 millisekundda tarmoqqa 384 ta masofaviy ma’lumotlar to‘plamini uzatadi, FPGA esa ushbu ma’lumotlar to‘plamini qayta ishlashni yakunlash uchun atigi 0,32 millisekundga yaqin vaqt kerak bo‘ladi, hisoblash tezligi soniyasiga 100 million marta.
FPGA ning turli texnik afzalliklariga tayanib, dizaynerlar o'zlarining ehtiyojlariga ko'ra turli xil sensorlarni moslashuvchan tarzda o'rnatishlari, aqlli robotlarning ishlashning yuqori chegarasidan o'tishlari va bir vaqtning o'zida tizimning energiya iste'moli va kechikish muammolarini samarali hal qilishlari mumkin.
Aqlli robotlarni yaratish uchun qo'llaringizni birlashtiring
Turli sohalarda aqlliroq va tezroq robotlarga bo‘lgan talab ortib borar ekan, ishlab chiquvchilar yangi muammolarga duch kelishmoqda: resurslarni kamaytirmasdan, yaxshi ishlashga ega robot tizimlarini loyihalash. Ushbu maqsadga erishish uchun ishlab chiquvchilar robotlarning asosiy qismlarini doimiy ravishda yangilash uchun apparat dizayni va ishlab chiqarish korxonalariga tobora ko'proq tayanmoqda. Ikkala tomon ham umumiy maqsad sari ishlamoqda: “Xarajatlarni, energiya sarfini va kechikishni kamaytirish bilan birga robotning ishlashini oshirish” robototexnika sohasining kelajakdagi rivojlanishini cheksiz imkoniyatlarga to‘la qiladi.
