정밀 로봇의 효과적 운영이 가능한 고성능, 경량, 소형, 저전력 임베디드 프로세서 플랫폼 VCS-1
Sundance
임베디드 모듈의 공급 업체이자 제조업체 Sundance Multiprocessor Technology Ltd가 정밀 로봇을 위해 복잡한 실시간 비전 제어 및 센서 애플리케이션을 통합 설계한 소형 고성능, 저전력 및 경량 임베디드 프로세서 플랫폼인 Sundance VCS-1을 선보였다.
Sundance VCS-1은 유럽 연합의 H2020 ‘Fast Track Innovation’ 시범 프로그램(FTI-Project ID: 737669)의 일부로 개발됐다. VineScout은 포도 재배 및 포도 수확 전략을 개선할 수 있는 포도원의 실시간 데이터 수집을 보다 용이하게 하도록 설계된 정밀 로봇 솔루션을 제공한다.
업계 표준 호환성 및 확장성을 제공하기 위해 90mmx96mm 크기의 PC/104 폼 팩터를 사용하는 Sundance VCS-1 내장 프로세서 모듈은 컴퓨터 비전, Edge AI 및 딥러닝 요구 사항에 최적화되어 있다. 무게는 300g에 불과하고 일반적으로 15W의 낮은 전력 소비를 가지며 다양한 상용 센서 및 액추에이터와 호환성이 높다.
Sundance VCS-1의 핵심에는 Xilinx Zynq MPSoC가 있으며 SoM(System-on-Module)을 사용하여 PC/104 보드에 장착된다. FPGA와 그래픽, 비디오, 파형 및 가속을 위한 엔진을 통해 실시간 제어 기능을 결합한 ARM Cortex A53 64 비트 쿼드 코어 프로세서를 통합돼 있다.
여기에는 그래픽 가속을 위한 ARM Mali 400 그래픽 처리 장치(GPU)와 실시간 이벤트 관리를 위한 ARM Cortex R5 RPU(실시간 처리 장치) 그리고 온더 플라이 이미지 프로세싱에 사용되는 AI 알고리즘의 하드웨어 가속을 위해 프로그래밍 가능한 FPGA 로직이 포함된다.
Sundance VCS-1은 SEIC(Sundance External Interface Card)를 통해 제공되는 광범위한 I/O 기능을 제공한다. Intel RealSense T265 추적 카메라, Intel RealSense D435, Stereo Labs Zed depth 카메라, FLIR AX-8 열화상과 같은 카메라 및 센서를 인터페이스를 위한 여러 USB3 등을 포함하고 있다. 또한 대부분의 Arduino 및 Raspberry Pi 액추에이터 및 센서와 연결할 수 있다.
추가 인터페이스를 통해 HDMI 디스플레이, SATA 스토리지 및 이더넷 네트워킹으로 PC를 모방할 수 있다. 온보드 ADC는 외부 센서에서 데이터를 수집할 수 있으며, 서보 등을 제어하기 위한 온보드 DAC가 있다. 또한 다양한 지원되는 카메라, 센서 및 서보 간의 대기 시간을 줄이기 위해 프로그래밍 가능한 로직에서 광범위한 I/O 표준을 직접 구현한다.
ROS Melodic Morenia(ROS 호환 및 ROS2 지원) 로봇 플랫폼, MQTT M2M (machine-to-machine) 연결 프로토콜, 실시간 프로그래밍 기능의 OpenCV 컴퓨터 비전 라이브러리, Xilinx의 Edge-AI 솔루션을 포함한 정밀 로봇 솔루션을 위한 광범위한 소프트웨어 지원 그리고 파이썬 스크립팅 언어. 컨볼 루션 신경망을 위한 Ubuntu 운영 체제, Xilinx SDSoC 환경, TULIPP의 STHEM 툴 체인 및 Xilinx DPU (딥 러닝 처리 장치)도 지원된다.
Sundance VCS-1은 사용자 정의 인클로저 PC/104-Blade로 제공되며, 팬이 필요 없고 탄력적인 정밀 로봇을 위해 임베디드 애플리케이션 구축을 위한 견고한 환경을 제공하도록 설계되었다.
Sundance Multiprocessor Technology의 Flemming Christensen은 “Sundance VCS-1 임베디드 프로세서 모듈은 견고한 정밀 로봇 애플리케이션 개발에 필요한 탄력적인 처리 능력을 제공하도록 설계되었다.”며 “완전히 재구성 가능하고 확장 가능한 업계 표준 PC/104 플랫폼에서 사용 가능하며 고성능이로 매우 낮은 전력을 소비한다. 또한 컴퓨터 비전 애플리케이션, Edge AI 및 딥 러닝에 최적화된 다양한 상용 센서 및 액추에이터와의 호환성을 제공한다.”고 말했다.
Sundance VCS-1 정밀 로봇 플랫폼은 VineScout 포도 재배 프로젝트 파트너인 프랑스 Agri-robotics 제조업체 Wall-YE 와 최종소비자인 포르투갈의 주요 와인 생산 업체 Symington Estate에 의해 함께 개발되었다.
이 프로젝트의 목표는 와인 생산자가 물 가용성, 잎 온도 및 식물 견고성 등 포도원의 주요 매개 변수를 측정할 수 있도록 포도원 모니터링용 로봇을 개발함으로써 유럽 포도 재배 산업의 성공 요인을 크게 개선했다. VineScout은 연료를 재공급하기 전의 기존 트랙터 작동 시간을 모방하기 위해 배터리 수명이 6시간으로써 24시간 연중무휴로 작동할 수 있다.
와인 생산자에게 포도 무 및 포도에 대한 포괄적이고 신뢰할 수 있는 실시간 데이터를 제공함으로써 전통적인 와인 제조와 관련된 주관성을 없애기 위한 것이다. 포도원의 관개 및 수확 전략을 보다 쉽고 저렴하게 최적화할 수 있다.
Sundance Multiprocessor Technology의 R&D 관리자는 “포도는 정확한 성숙 시점에서 골라야 하며 개발 과정에서 적절한 물 섭취량을 가져야 와인이 원하는 특성을 갖게 된다. 전통적인 기술을 사용하여 이러한 매개 변수를 제어하는 것은 복잡하고 비용이 많이 들며, 포도를 재배하는 포도 재배자나 와인 제조업자는 실제 감당할 수 있는 사람이 거의 없다.
따라서 대다수 생산자들은 포도의 성장과 성숙주기에 대한 실제 데이터를 가지고 있지 않다. VineScout은 이 모든 것을 바꾸어 와인제조에 새롭고 소중한 차원을 가져 왔다.”고 말했다.
자료 제공: Sundance(www.sundance.com)
