Los FPGA ayudan a los diseñadores a mantenerse al día con la IA y la robótica

Preparar aplicaciones para el futuro es crucial en el mundo acelerado de la inteligencia artificial (IA) y la robótica. Elegir hoy en día un sistema en chip (SoC) suele suponer apostar a que un robot no necesitará una interfaz de cámara diferente, un modelo de IA más rápido o un eje motor extra dentro de dos años. Altera pretende romper este ciclo con silicio que los equipos de producto puedan tratar como una capa adaptable en la arquitectura del sistema.

Un robot que entre en producción con una cámara, un modelo de IA o un número fijo de ejes de movimiento puede necesitar más adelante admitir nuevos sensores, inferencia más rápida, latencia más estricta o requisitos de seguridad adicionales antes de la siguiente generación de productos. Eso hace que la elección arquitectónica sea más que una decisión de hardware; se convierte en una forma de preservar espacio para el cambio. Los diseños de robots más exitosos serán aquellos que se adapten con una percepción más rica, un control de movimiento más rápido y una toma de decisiones más autónoma.

Los SoC de arreglos de compuertas programables en campo (FPGA) para robótica de Altera proporcionan una base de cálculo adaptable que los equipos de producto pueden evolucionar a medida que cambian los modelos de IA, sensores y requisitos de automatización. En lugar de limitar a los diseñadores de producto a una arquitectura fija, ofrecen espacio para perfeccionar el rendimiento, añadir interfaces y responder a nuevas demandas del sistema con el tiempo.

La pila de soluciones robóticas de Altera está diseñada para reducir esa carga de integración reuniendo plataformas de hardware FPGA, software, IP y recursos de diseño para el desarrollo robótico. Proporciona un ecosistema que abarca aceleración escalable de IA, control robótico consolidado, control de motores multieje (Drive-on-Chip) y soporte de seguridad funcional, proporcionando a los diseñadores de productos un punto de partida más completo para sistemas que necesitan adaptarse con el tiempo. Podrán dedicar menos tiempo a ensamblar las piezas y más tiempo a centrarse en lo que hace que el robot funcione, se adapte y escale.

El kit de desarrollo modular DK-A5E065AB32AEA Agilex 5 E-Series 065B (Figura 1) ilustra esa flexibilidad para aplicaciones prácticas de robótica, proporcionando una plataforma completa de desarrollo de hardware y software para ayudar a los diseñadores a combinar IA, control y respuesta en tiempo real en una sola plataforma. El kit combina un SoC FPGA Agilex 5 E-Series con procesadores Arm integrados, conectividad de alta velocidad, memoria DDR4 y capacidades de expansión modular.

Figura 1: Las placas de desarrollo FPGA DK-A5E065AB32AEA Agilex 5 E-Series proporcionan plataformas de referencia completas para respaldar a los equipos de diseño robótico. (Fuente de la imagen: Altera)

Altera también ofrece kits de desarrollo Agilex 3 C-Series como el DK-A3W135BM16AEA (Figura 2). En conjunto, las plataformas Agilex 3 C-Series y Agilex 5 E-Series ofrecen a los desarrolladores opciones FPGA que van desde diseños de borde optimizados para costos hasta robótica, IA e aplicaciones industriales de mayor rendimiento.

Figura 2: Las placas de desarrollo Agilex 3 C-Series son adecuadas para diseños de aplicaciones robóticas optimizadas en costos. (Fuente de la imagen: Altera)

Acomodar múltiples objetivos de diseño

La variedad de plataformas importa porque no todos los programas de robótica partirán del mismo punto de diseño. Algunos equipos pueden estar optimizando para implementación compacta en el borde, mientras que otros necesitan más margen de procesamiento para percepción avanzada, movimiento coordinado o redes industriales. Tener múltiples opciones de plataforma FPGA ayuda a los diseñadores a adaptar la arquitectura al producto en lugar de forzar al producto a adaptarse a un único enfoque de cálculo.

Estas opciones de plataformas apuntan a un cambio mayor en la forma en que se pueden diseñar los sistemas robóticos. En lo que Altera describe como su visión "FPGAi", esas plataformas están pensadas para acercar la lógica programable y la IA para que los diseñadores puedan añadir inteligencia donde mejor encaje, sin renunciar a la flexibilidad de evolucionar. El objetivo es habilitar diseños que puedan remodelarse a medida que cambian las cargas de trabajo.

Esa flexibilidad se refleja en el enfoque Drive-on-Chip de Altera, que utiliza dispositivos Agilex 5 para acercar el control de movimiento y las funciones de seguridad en el FPGA. En lugar de distribuir lógica, seguridad y control de la transmisión entre múltiples componentes de riel DIN, los diseñadores pueden consolidar más del sistema en silicio, lo que resulta en una huella reducida, integración simplificada y una respuesta en tiempo real más rápida.

Las plataformas robóticas pocas veces permanecen estáticas tras el lanzamiento. Un diseño puede necesitar ajustarse para una disposición de fábrica diferente, actualizarse para un nuevo modelo de percepción o adaptarse a otra carga útil o perfil de movimiento. Al preservar más flexibilidad en la arquitectura de cómputo, los sistemas basados en FPGA pueden ayudar a los equipos a responder a esos cambios sin empezar de cero a nivel de placa.

Para los diseñadores de producto, el atractivo no es solo más computación, sino la flexibilidad de diseño durante toda la vida útil del robot. Una plataforma que pueda adaptarse a nuevos sensores, modelos de IA actualizados, ejes de movimiento adicionales o cambios en los requisitos de seguridad puede ayudar a los equipos a reducir el riesgo de rediseño y extender la utilidad de su arquitectura a través de múltiples generaciones de productos.

Conclusión

Los SoC FPGA de Altera, compatibles con la pila de soluciones robóticas y Drive-on-Chip, ofrecen a los equipos una vía para construir sistemas rápidos, deterministas y lo suficientemente adaptables para mantenerse al día con los cambios en los requisitos robóticos.