ロボティクスのためのFPGA：決定論的AI、高精度モーション、リアルタイムセンシング

最新のロボットは、厳しい条件下でもリアルタイムで見て、考え、行動する必要があります。AlteraのFPGAは、決定論的レイテンシ、並列データフロー、再構成可能I/Oを独自に融合させており、機械学習による知覚、高速制御、多様なセンサインターフェースをひとつのエッジデバイスに組み合わせる必要があるロボットチームにとって理想的なプラットフォームとなっています。これは、Altera FPGA AI Suiteで強調されている利点、すなわち、迅速なモデル変換、ハードウェア不要の検証、そして押ボタンひとつでIPを統合できるといった点を反映しており、ロボットのワークロードにも適用可能です。Alteraは、ロボット設計のあらゆる側面を「Altera® Robotics Solutions Stack」に統合しました。これは、ハードウェア、ソフトウェア、IPブロックのレイヤードフレームワークであり、これらが一体となってロボットを実現します。

Alteraロボティクスソリューションスタックの詳細はこちら：AI、センサ、リアルタイム制御のためのFPGAロボティクスソリューションスタック

なぜFPGAでロボティクスなのか？

感じ取る：ロボティクスは知覚から始まる。FPGAは、カメラやLiDARから力覚センサ、トルクセンサ、モーションセンサに至るまで、センサデータの超低レイテンシ、決定論的処理を可能にします。大規模な並列処理とハードウェアレベルのアクセラレーションにより、FPGAは高帯域幅のデータストリームをリアルタイムで処理し、厳しい消費電力とレイテンシの制約下でも、正確で同期のとれた信頼性の高いセンシングを実現します。

考える：高度なロボティクスには、迅速かつ予測可能な意思決定が求められます。FPGAはリアルタイム計算に優れており、センサフュージョン、軌道生成、運動学、機械学習推論などの複雑なアルゴリズムを決定論的なタイミングで実行することを可能にします。CPUやGPUとは異なり、FPGAは計算パイプラインをきめ細かく制御できるため、設計者はミッションクリティカルなロボットシステムの性能、電力、安全性を最適化することができます。

行動する：動作を開始する時、タイミングがすべてです。FPGAは、正確なモータ制御とモーション実行を実現し、ジッタを最小限に抑えた高周波制御ループをサポートします。産業用アームや自律移動ロボットから協調システムまで、FPGAはスムーズで応答性が高く安全な動作を保証すると同時に、製品ライフサイクル全体を通じて進化する制御戦略や標準に適応するよう再プログラムすることができます。

Alteraロボティクスソリューションスタックには、「感知」、「思考」、「活動」の主要原則を実装した複数のリファレンス設計が含まれています。以下の表は、Altera開発者サイトからダウンロードできる設計と対応するAlteraベースの開発キットの一覧です。