Intelligence compacte pour la robotique extérieure en conditions difficiles — Conçue pour un fonctionnement continu et sans interruption

Les robots quadrupèdes autonomes opérant en extérieur pour des missions de patrouille et d'inspection doivent allier perception avancée, prise de décision intelligente et contrôle précis des mouvements, sans aucun compromis. Ces systèmes doivent fusionner les données de plusieurs capteurs, tels que des caméras RGB-D, des LiDAR et des centrales inertielles, tout en coordonnant simultanément des mouvements multi-articulaires des pattes en temps réel et à faible latence, sur des terrains accidentés et imprévisibles.

Pour ce faire, les développeurs doivent établir des couches système clairement définies mais étroitement coordonnées : une couche de perception qui gère la vision IA et la fusion des capteurs, une couche de contrôle déterministe qui gère le mouvement et les E/S de terrain, et une infrastructure matérielle robuste capable de résister à la poussière, aux vibrations et aux fortes variations de température, le tout en fonctionnant en continu, 24 h/24 et 7 j/7.

Pour un intégrateur de robots développant des robots de patrouille quadrupèdes autonomes destinés à des environnements dangereux, tels que les installations énergétiques, chimiques et industrielles lourdes, ces défis étaient exacerbés par des délais de déploiement serrés et des exigences de fiabilité strictes. L'équipe avait besoin d'une architecture informatique capable d'accélérer l'intégration du système, de rester stable en conditions réelles et d'adapter la capacité de calcul à l'évolution des charges de travail, sans nécessiter de coûteuses refontes.

En s'associant à ADLINK et en adoptant une architecture de calcul double spécialement conçue à cet effet — combinant les DLAP-211-Orin pour la perception de l'IA avec le SBC35-RPL et l’ SBC-FM Pour le contrôle déterministe et les E/S modulaires, le développeur a établi une base informatique compacte et robuste qui a réduit la complexité du système, raccourci les cycles de développement et permis un déploiement extérieur fiable.

Les défis : fiabilité, rapidité d’intégration et contrôle déterministe

À mesure que le développement progressait vers des robots quadrupèdes prêts pour la production, plusieurs défis essentiels à la mission sont apparus :

Fonctionnement 24h/24 et 7j/7 dans des environnements difficiles

Le robot devait fonctionner en continu à l'extérieur, en supportant la poussière, les vibrations et une large plage de températures de fonctionnement sans ralentissement, instabilité ni temps d'arrêt imprévu.

Équilibrer les performances de l'IA avec le contrôle en temps réel

L'inférence IA haute performance pour les charges de travail de vision ne doit pas interférer avec le contrôle déterministe des mouvements. Une approche de calcul monolithique risque d'entraîner des conflits de ressources, provoquant latence, saccades et instabilité lors de l'exécution des mouvements.

Contraintes d'espace et de câblage sévères

Les cavités étroites du torse et des jambes du robot exigeaient des nœuds de calcul compacts, des connecteurs robustes et des E/S hautement intégrées afin de simplifier le câblage, l'assemblage et la maintenance à long terme.

Intégration rapide des périphériques hétérogènes

Le système nécessitait une intégration transparente des caméras RGB-D, du LiDAR, de l'IMU, des interfaces de contrôle de mouvement flexibles (EtherCAT ou CAN), de la télécommande SBus et des interfaces de service, sans avoir recours à des adaptateurs fragiles ou à des convertisseurs de protocole.

Ne pas relever ces défis aurait entraîné des retards de déploiement, une augmentation des coûts opérationnels due aux inspections manuelles et une perte d'avantage concurrentiel sur le marché de la robotique, un marché en constante évolution.

ADLINK : Un partenaire de co-ingénierie pour une robotique fiable et évolutive

Conçu pour une utilisation extérieure 24h/24 et 7j/7 — Une fiabilité industrielle sur laquelle vous pouvez compter

Les plateformes informatiques embarquées d'ADLINK sont conçues pour un fonctionnement continu dans des environnements exigeants. Grâce à leur large plage de températures de fonctionnement, leurs connecteurs robustes et leurs composants de qualité industrielle, la solution choisie offre la stabilité nécessaire aux déploiements de patrouille extérieure de longue durée.

Cette fiabilité garantit un fonctionnement prévisible, des coûts de maintenance réduits et une plus grande confiance lors du déploiement de robots dans des scénarios d'inspection à distance et critiques.

Architecture à double calcul pour les charges de travail distribuées et spécialisées

Plutôt que de concentrer toutes les charges de travail sur un seul système, ADLINK a permis de mettre en place une architecture distribuée et adaptée aux besoins, avec une séparation claire des responsabilités :

• DLAP-211-Orin (NVIDIA^® Jetson Orin™ NX) gestion de la perception et de l'inférence visuelle par l'IA, prise en charge :
  • Caméras RGB-D via USB 3.0
  • LiDAR via Ethernet Gigabit
• SBC35-RPL (Intel^® Core™) + SBC-FM (E/S modulaires AFM) gestion du contrôle de mouvement déterministe et des E/S de terrain, y compris, mais sans s'y limiter :
  • EtherCAT ou CAN pour une commande de mouvement flexible ; IMU via USB2-TTLSBus pour la commande à distance
  • Double Ethernet Gigabit, PCIe, USB et connectivité DI/DO

Les deux systèmes échangent des résultats de perception et des commandes via Gigabit Ethernet, garantissant une isolation claire des charges de travail, un comportement prévisible en temps réel et une validation système simplifiée.

Cette architecture permet à chaque processeur de fonctionner à son rendement maximal, sans interférence, tout en simplifiant le débogage, la validation et les mises à niveau futures. Elle offre également une grande flexibilité architecturale, permettant par exemple de faire évoluer indépendamment les nœuds d'IA, d'ajouter une puissance de calcul redondante pour la tolérance aux pannes ou d'introduire des nœuds périphériques supplémentaires pour le prétraitement des données des capteurs, le tout sans perturber l'infrastructure de contrôle.

E/S modulaires réduisant le câblage et accélérant la mise en service

ADLINK SBC-FM Le module de fonction adaptative joue un rôle essentiel dans l'intégration du système. En regroupant diverses entrées/sorties dans un module compact et personnalisé, cette solution élimine les convertisseurs USB peu fiables et réduit considérablement la complexité du câblage interne du robot.

Les principaux avantages sont les suivants :

• Brochage plus propre et adapté à la configuration mécanique du robot
• Mise en service et validation du système plus rapides
• Fiabilité à long terme améliorée grâce à des interfaces directes de qualité industrielle

Cette stratégie d'E/S modulaire a raccourci le cycle de développement du client d'environ 30%, permettant une transition plus rapide du prototype au déploiement.

Une expertise en ingénierie qui garantit le respect des délais.

La valeur ajoutée d'ADLINK dépassait largement la simple livraison de matériel. Son équipe d'ingénieurs a travaillé en étroite collaboration avec le client tout au long du développement, en fournissant :

• Revues de conception schématique
• Personnalisation du BIOS
• essais en chambre thermique
• Assistance technique sur site pendant l'intégration

Cette approche collaborative a permis d'éliminer les principaux obstacles à l'intégration, de réduire les risques et de garantir que la plateforme réponde aux exigences opérationnelles réelles, et pas seulement en laboratoire.

Calcul haute performance dans des environnements où l'espace et la puissance sont limités

Chez les robots quadrupèdes, chaque centimètre cube et chaque watt comptent. Le robot compact d'ADLINK l'est tout autant. SBC35-RPL offre une puissance de calcul en périphérie dans un format de 3,5 pouces, tout en conservant une faible consommation d'énergie et des options de fonctionnement sans ventilateur.

Pendant ce temps, le DLAP-211-Orin Offre des performances d'IA évolutives pour les charges de travail de perception. À mesure que les modèles d'IA évoluent ou que les exigences en matière de vision augmentent, les développeurs peuvent mettre à niveau la référence DLAP sans modifier l'architecture de contrôle ou d'E/S, préservant ainsi l'investissement logiciel, protégeant la feuille de route du système et prolongeant la durée de vie du produit.

Un plan directeur pour les innovateurs en robotique d'extérieur

Ce projet démontre comment les développeurs de robots peuvent atteindre des objectifs ambitieux de mise sur le marché tout en fournissant des systèmes robustes et évolutifs, prêts pour un déploiement en conditions réelles.

Les principaux avantages sont les suivants :

• Architecture à double calcul pour l'IA et le contrôle déterministe
• Consolidation E/S propre et modulaire avec SBC-FM
• Fiabilité industrielle 24h/24 et 7j/7 pour les environnements extérieurs
• Développement plus rapide grâce à un soutien pratique en co-ingénierie
• Performances d'IA évolutives sans refonte du système

Du prototype à la patrouille — Avec un partenaire conçu pour la robotique

Qu’il s’agisse de concevoir des robots de patrouille quadrupèdes, des plateformes d’inspection autonomes ou des systèmes robotiques d’extérieur de nouvelle génération, les solutions informatiques embarquées d’ADLINK offrent les performances, la fiabilité et la flexibilité nécessaires pour passer du concept à l’exploitation continue en toute confiance.

Grâce à l'architecture à double unité de calcul d'ADLINK, à ses E/S modulaires et à sa collaboration étroite en matière d'ingénierie, les innovateurs en robotique peuvent se concentrer sur l'essentiel : déployer des machines intelligentes qui fonctionnent de manière sûre, fiable et autonome dans le monde réel.

Accélérez le déploiement de votre prochain système robotique grâce aux solutions informatiques embarquées d'ADLINK.