過酷な屋外環境におけるロボット工学のためのコンパクトなインテリジェンス - 継続的かつ中断のない動作のために構築
屋外巡回や点検の現場で稼働する自律型四足歩行ロボットは、高度な知覚、インテリジェントな意思決定、そして精密な動作制御を、妥協することなく組み合わせる必要があります。これらのシステムは、RGB-Dカメラ、LiDAR、IMUなどの複数のセンサー入力を統合すると同時に、不均一で予測不可能な地形において、低遅延かつリアルタイムで多関節の脚動作を協調させる必要があります。
これを実現するには、開発者は、AI ビジョンとセンサフュージョンを処理する認識レイヤー、モーションとフィールド I/O を管理する決定論的制御レイヤー、ほこり、振動、大きな温度変化に耐えられる堅牢なハードウェア基盤など、明確に定義されながらも緊密に調整されたシステム レイヤーを確立する必要があります。これらはすべて、24 時間 365 日、継続的に実行されます。
エネルギー、化学、重工業施設といった危険な環境向けに自律型四足歩行パトロールロボットを開発するロボットインテグレータにとって、これらの課題は、厳しい導入スケジュールと厳格な信頼性要件によってさらに深刻化していました。チームは、システム統合を加速し、実際の現場環境において安定性を維持し、ワークロードの進化に合わせてコンピューティング能力を拡張できる、しかもコストのかかる再設計を伴わないコンピューティングアーキテクチャを必要としていました。
ADLINK社と提携し、AI認識用のDLAP-211-Orinと、決定論的制御およびモジュール式I/O用のSBC35-RPLおよびSBC-FMを組み合わせた、専用設計のデュアルコンピューティングアーキテクチャを採用することで、開発者はシステムの複雑さを軽減し、開発サイクルを短縮し、信頼性の高い屋外展開を可能にする、コンパクトで堅牢なコンピューティング基盤を確立しました。
課題：信頼性、統合速度、そして決定論的制御
四足歩行ロボットの生産準備が整うまで開発が進むにつれて、いくつかのミッションクリティカルな課題が発生しました。
過酷な環境での24時間365日の稼働
ロボットは、スロットル、不安定性、または予定外のダウンタイムが発生することなく、ほこり、振動、および幅広い動作温度に耐えながら、屋外で継続的に動作する必要がありました。
AIパフォーマンスとリアルタイム制御のバランス
ビジョンワークロード向けの高性能AI推論は、確定的なモーション制御を妨げてはなりません。モノリシックコンピューティングアプローチでは、リソース競合のリスクがあり、モーション実行中にレイテンシ、ジッター、不安定性が生じます。
厳しいスペースと配線の制約
ロボットの胴体と脚の狭い空洞には、配線、組み立て、長期メンテナンスを簡素化するために、コンパクトなコンピューティング ノード、堅牢なコネクタ、高度に統合された I/O が必要でした。.
異機種周辺機器の高速統合
システムでは、脆弱なアダプタやプロトコル コンバータに依存せずに、RGB-D カメラ、LiDAR、IMU、柔軟なモーションコントロールインタフェース (EtherCAT または CAN)、SBus リモートコントロール、およびサービスインタフェースをシームレスに統合する必要がありました。
これらの課題に対処できなかった場合、導入期間の遅れ、手動検査による運用コストの増加、急速に変化するロボット市場における競争上の優位性の喪失といった結果に繋がっていたでしょう。
ADLINK: 信頼性と拡張性に優れたロボット工学の共同エンジニアリングパートナー
24時間365日の屋外使用に耐える設計 - 信頼できる産業用信頼性
ADLINKの組込みコンピューティングプラットフォームは、過酷な環境下でも継続的な運用ができるよう、徹底的に設計されています。幅広い温度範囲のサポート、堅牢なコネクタ、産業グレードのコンポーネントを備えたこのソリューションは、屋外での長期パトロール運用に必要な安定性を実現します。
この信頼性により、予測可能な操作が保証され、メンテナンスのオーバーヘッドが削減され、遠隔地のミッションクリティカルな検査シナリオにロボットを導入する際の信頼性が向上します。
分散型、適切なタスクのワークロード向けのデュアルコンピューティングアーキテクチャ
ADLINK は、すべてのワークロードを単一のシステムに強制するのではなく、責任を明確に分離した分散型の適切なタスクのアーキテクチャを実現しました。
- DLAP-211-Orin（NVIDIA® Jetson Orin™ NX) AI 認識と視覚推論を処理し、以下をサポートします。
- USB 3.0経由のRGB-Dカメラ
- ギガビットイーサネット経由のLiDAR
- SBC35-RPL（インテル® Core™) + SBC-FM（AFMモジュラーI/O） 決定論的なモーション制御とフィールド I/O の管理（以下を含むがこれらに限定されない）：
- 柔軟なモーション制御のためのEtherCATまたはCAN、USB2-TTLS経由のIMU、リモート制御用のバス
- デュアルギガビットイーサネット、PCIe、USB、DI/DO接続
両方のシステムは、ギガビット イーサネットを介して認識結果とコマンドを交換し、明確なワークロード分離、予測可能なリアルタイム動作、および簡素化されたシステム検証を保証します。
このアーキテクチャにより、各プロセッサは干渉なくピーク効率で動作し、デバッグ、検証、将来のアップグレードを簡素化できます。また、AIノードを個別にスケーリングしたり、フォールトトレランスのために冗長コンピューティングを追加したり、センサー前処理用のエッジノードを追加したりするなど、アーキテクチャの柔軟性も実現します。これらはすべて、制御バックボーンを中断することなく実現できます。
配線を短縮し、立ち上げを加速するモジュラーI/O
ADLINK社のSBC-FMアダプティブファンクションモジュールは、システム統合において極めて重要な役割を果たします。多様な入出力機能をコンパクトなカスタムモジュールに統合することで、信頼性の低いUSBコンバータを排除し、ロボット内部の配線を劇的に簡素化します。
主な利点は次のとおりです。
- ロボットの機械レイアウトに合わせたよりクリーンなピン配置
- システムの立ち上げと検証の迅速化
- 直接的な産業グレードのインタフェースによる長期信頼性の向上
このモジュール式 I/O 戦略により、顧客の開発サイクルが約 30% 短縮され、プロトタイプから展開への移行が迅速化されました。
スケジュールを順調に進めるエンジニアリングの専門知識
ADLINKの価値はハードウェアの提供だけにとどまりませんでした。同社のエンジニアリングチームは開発全体を通して顧客と緊密に連携し、次のようなサービスを提供しました。
- 概略設計レビュー
- BIOSのカスタマイズ
- 熱室試験
- 統合中のオンサイト技術サポート
この共同アプローチにより、一般的な統合のボトルネックが解消され、リスクが軽減され、プラットフォームがラボ内だけでなく実際の運用要件を満たすようになりました。
スペースと電力が限られている場所での高性能コンピューティング
四足歩行ロボットにおいては、あらゆる立方センチメートルとワット数が重要になります。ADLINKのコンパクトなSBC35-RPLは、3.5インチのフォームファクタで強力なエッジコンピューティング機能を提供しながら、低消費電力とファンレス動作オプションを維持します。
一方、 DLAP-211-Orinは、知覚ワークロード向けに拡張性の高いAIパフォーマンスを提供します。AIモデルの進化やビジョン要求の増加に伴い、開発者は制御アーキテクチャやI/Oアーキテクチャを変更することなくDLAP SKUをアップグレードできるため、ソフトウェア投資を維持し、システムロードマップを保護し、製品寿命を延ばすことができます。
屋外ロボットのイノベーターのための青写真
このプロジェクトは、ロボット開発者が、実際の導入に適した堅牢でスケーラブルなシステムを提供しながら、厳しい市場投入までの時間目標を達成する方法を示しています。
主な利点は次のとおりです。
- AIと決定論的制御のためのデュアルコンピューティングアーキテクチャ
- クリーンでモジュラーなI/O統合 SBC-FM
- 屋外環境における24時間365日の産業信頼性
- 実践的な共同エンジニアリングサポートによる迅速な開発
- システムの再設計なしでスケーラブルなAIパフォーマンス
プロトタイプからパトロールまで — ロボット工学に特化したパートナーと共に
四足歩行パトロールロボット、自律検査プラットフォーム、次世代屋外ロボットシステムの構築など、ADLINK の組み込みコンピューティング ソリューションは、コンセプトから継続的な運用まで自信を持って移行するために必要なパフォーマンス、信頼性、柔軟性を提供します。
ADLINK のデュアル コンピューティング アーキテクチャ、モジュラー I/O、および緊密なエンジニアリング コラボレーションにより、ロボット工学のイノベーターは、現実世界で安全かつ確実に自律的に動作するインテリジェント マシンを導入するという最も重要なことに集中できます。
ADLINK の組込みコンピューティングソリューションを使用して、次のロボット導入を加速します。
