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杜克大學(xué)采用友晶TERASIC DE5-Net 成功加速機(jī)器人

科技為現(xiàn)代人帶來了許多生活上的便利，而科技在科學(xué)家及工程師的努力下日益求新?？茖W(xué)家們也一直努力開發(fā)機(jī)械器具及機(jī)器人，來協(xié)助節(jié)省人力及完成一些以人力較不可能完成的工作。但是許多機(jī)器人在目前的科技下，還是有一些盲點(diǎn)不能突破。像是改善機(jī)器人因?yàn)橛?jì)算太慢造成的停頓現(xiàn)象，讓其動作更流暢自然。
杜克大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)找到了一個改善機(jī)器人規(guī)劃運(yùn)動軌跡時停頓現(xiàn)象的方法，并成功地以友晶 DE5-Net FPGA 開發(fā)板實(shí)踐這項(xiàng)研究計(jì)劃，讓機(jī)械手臂抓握的任務(wù)順利進(jìn)行，且這套系統(tǒng)的耗電量僅是原先的二十分之一。根據(jù)美國 IEEE Spectrum 報(bào)導(dǎo)，美國杜克大學(xué)先找出了機(jī)器人在運(yùn)作時所有可造成碰撞的可能性，并利用客制化的處理器來處理在運(yùn)動軌跡規(guī)劃中最復(fù)雜的機(jī)械停頓的機(jī)率。而這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)將在未來工業(yè)機(jī)械規(guī)劃上或機(jī)器人運(yùn)作上產(chǎn)生重大的突破。

Jaco 機(jī)械手臂以客制 FPGA 處理器做運(yùn)動軌跡規(guī)劃 (影像來源：Duke Robotics)

在 IEEE Spectrum「Robot Motion Planning on a Chip」影片中有提到在做機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃時，首先建立出機(jī)率路線圖。這路線圖包含了無障礙物空間里的數(shù)個節(jié)點(diǎn)，以及節(jié)點(diǎn)間移動時不會造成碰撞的路線，最后在 PRM 上選出起點(diǎn)及終點(diǎn)。其中機(jī)器手臂移動時的活動空間亦有可能會發(fā)生碰撞的機(jī)會，所以也得將機(jī)器手臂的活動空間納入計(jì)算考慮。這些步驟及計(jì)算都是有無比的挑戰(zhàn)性，據(jù)一項(xiàng)研究顯示，判斷運(yùn)動擺蕩區(qū)域是否能避開碰撞，就耗掉「運(yùn)動軌跡規(guī)劃」99% 的運(yùn)算時間。
FPGA 除了本身所具備的彈性及靈活性外還具有節(jié)省空間、省電、降低成本及穩(wěn)定的優(yōu)勢，能夠進(jìn)行編程、除錯、再編程和重復(fù)操作，因此能在設(shè)計(jì)與開發(fā)時不斷的驗(yàn)證，確認(rèn)其正確性。
 
DE5-Net FPGA Development Kit  

Terasic DE5-Net 除了應(yīng)用于機(jī)器人的加速之外，也十分適合用于無延遲的事務(wù)、云端運(yùn)算、高階運(yùn)算、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)及訊號處理等應(yīng)用。
 
DE5-Net 采用 Intel Stratix V GX FPGA，支持 PCI Express 3.0，四個外部 10G SFP+，無需依賴外部 PHY 即能加速網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。



DE5a-Net Arria 10 FPGA Development Kit  

對于更快速的網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用，Terasic 提供使用最新的 Arria 10 GX FPGA 的 PCI Express 開發(fā)板 DE5a-NET ，該卡提供四個 40G QSFP 通訊端口。
 
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