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機器人技術

以效能與效率為基礎打造行動服務機器人

移動服務機器人

在經典電視影集《傑森一家》中,片名角色僱用了名為「蘿西」的管家機器人,這個機器人也會即興扮演家庭居家安全系統和同伴的角色。雖然《傑森一家》的場景設定在距今四十多年的未來,但蘿西這類前瞻性技術早已實現。

最佳範例就是 RoomieBot 這款運用邊緣人工智慧、機器視覺和自然語言處理(NLP)的行動服務機器人,它可以在醫療保健、零售和飯店餐飲的環境中自主導航以及與人類互動。想像這類機器人人工智慧在未來幾年以居家助理的角色,輕輕鬆鬆打理雜物的畫面,一點也不牽強。

行動服務機器人無所不在的未來,需要模組化硬體建置區塊,結合效能、效率和進階軟體支援。

新式行動服務機器人剖析

決定提供這些功能的最佳方式,就是先瞭解目前最先進的技術,釐清其優勢與侷限性。

RoomieBot 的設計採用 Intel® 實感攝影機、Intel® Movidius 視覺處理器,以及 Intel® NUC 平台。這個硬體套件為初期階段行動服務機器人奠定了優異的基礎,提供以下用途需要的視覺與運算功能:

  • 可自主導航的同步定位與地圖構建(SLAM)
  • 可辨識人和物體的視覺偵測演算法
  • 語音使用者介面的 NLP
  • 控制嵌入式馬達與致動器的功能

然而,各組織期望為大眾市場部署擴充生產這類系統之際,有機會透過升級堆疊,改善效能功耗比,簡化整合。

最值得注意的是,若採用前身為「Alder Lake」的第 12 代 Intel® Core 處理器,即可達到這些目標。

高效能處理器無須花費大量(功率)費用

這些最新的 Intel Core 處理器,效能大幅超越第 8 代 Intel NUC。

新款處理器多搭載了八個核心(總共 12 個),效能因此得以提升。然而,這些可不只是普通的核心。第 12 代 Intel Core 處理器率先採用混合式核心架構,其中包含傳統的效能 CPU 和 Efficient core 這個新類別。Efficient core 已針對系統管理與控制工作這類運算較不密集的工作負載最佳化。

效能提高時所損失的功率儘可能減少到了最低的程度,因為 Intel® Core i7-12700TE 處理器的基礎 TDP 僅 35W,相較於先前探討過的第 8 代筆記型處理器則是 28W TDP。對於行動服務機器人來說,這一點有助於執行複雜精密的邊緣人工智慧堆疊,而且不會立即耗盡內建電池。

更聰明的隨裝即用整合方式

對於大量生產和部署來說,將第 12 代 Intel Core 處理器順暢整合至各種不同行動服務機器人架構的能力,則是另一個關鍵考量。

舉例來說,嵌入式和自動化解決方案領航者研華科技推出的 MIO-4370,支援 35W 第 12 代 Intel Core 桌上型處理器,搭載高達 16 個混合式核心和 24 個執行緒。這款小外型規格單板電腦設計為 4” EPIC 尺寸 165 x 115mm (4.53” x 6.5”),為 OEM 和系統整合商提供了堅固的邊緣智慧模組,配備新式行動服務機器人需要的所有 I/O,例如:

  • 協助整合視覺輸入、感知感應器套件、控制訊號發射、程式設計和除錯的各種高頻寬 I/O 和序列連接埠
  • 以高達 5K 解析度支援 3 部同步互動式顯示器
  • 包含兩個 2.5 GbE 介面且支援時間敏感網路(TSN)與 Intel vPro® 的連網和擴充方式
  • 3 個 M.2 擴充插槽,包括 2 個 M.2 2280 PCIe 4.0 與 1 個 PCIe 5.0,支援使用高速 NVMe 儲存空間,以及影片轉碼、擷取或 xPU 加速卡
  • 其他元件,例如智慧型風扇、適用於安全措施的獨立 TPM 2.0,以及適用於語音通訊的音訊子系統

由於行動服務機器人這類物聯網邊緣使用案例,包含許多截然不同的應用程式和功能,因此研華科技單板電腦已預先通過認證,可搭配 Canonical 發行版 Ubuntu Linux,實現容器化應用程式開發。每個容器都有自己的系統影像,因此行動服務機器人的編碼可不必依賴或擔心其他系統需求。這樣一來可縮短開發時間並化繁為簡,但也有可能加速法規遵循工作,因為整套系統一經核准,每個容器的變更通常都可單獨通過認證。

研華科技 iManager 3.0 這類工具提供的 API 可在作業系統下控制 I/O,更進一步簡化了整合。研華科技的 Edge AI Suite 與 WISE-DeviceOn 甚至更進一步,提供建置於 Intel® OpenVINO 工具組的 SDK,使用便利,可讓工程師將深度學習模型最佳化,並且部署至第 12 代 Intel Core 處理器這類目標。

行動服務機器人:出廠即可走進家庭上工

從各方面來說,MIO-4370 這類平台不僅僅是智慧型機器人控制器。它們是先進行動服務機器人的基石,效能更高、功率更低、開發速度更快,而且比以往更符合成本效益。

簡而言之,這些整合式解決方案是為大量生產擴充先進行動服務機器人的先驅。這樣一來,擁有專屬蘿西的未來就不僅是少數人的特權。

拜高度整合式開發環境之賜,那個未來比您想像得還近。

本文由 insight.tech 編輯副總監 Georganne Benesch 編輯。

作者簡介

Brandon is a long-time contributor to insight.tech going back to its days as Embedded Innovator, with more than a decade of high-tech journalism and media experience in previous roles as Editor-in-Chief of electronics engineering publication Embedded Computing Design, co-host of the Embedded Insiders podcast, and co-chair of live and virtual events such as Industrial IoT University at Sensors Expo and the IoT Device Security Conference. Brandon currently serves as marketing officer for electronic hardware standards organization, PICMG, where he helps evangelize the use of open standards-based technology. Brandon’s coverage focuses on artificial intelligence and machine learning, the Internet of Things, cybersecurity, embedded processors, edge computing, prototyping kits, and safety-critical systems, but extends to any topic of interest to the electronic design community. Drop him a line at techielew@gmail.com, DM him on Twitter @techielew, or connect with him on LinkedIn.

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