RoboCupは)は)、技術的なコラボレーションとスポーツが融合する年次大会です。1997年に初めて開催されたこの取り組みは、世界で最も人気のあるスポーツであるサッカーを通じて、自律型ロボット工学における革新を刺激し、披露するためのプラットフォームとして機能しています。業界の専門家で構成される非営利団体のVDL Robot Sportsは、大会の歴史の大部分において自律型ロボットシステムチームを編成し、中型リーグ(MSL)で競い合ってきました。
それぞれポルトガルとフランスで開催されたRoboCup 2022および2023において、VDL Robot Sportsは、NVIDIA® Jetson Xavier™ NXを搭載したAAEONのBOXER-8251AIを活用しました。オランダで開催された2024年の大会に向けて、VDL Robot Sportsは、AAEONのAI@Edgeソリューション製品群がその間に遂げた革新を最大限に活用するため、プラットフォームをアップグレードすることを決定し、チームのパフォーマンスを次のレベルへと引き上げるシステムとしてBOXER-8651AIを選択しました)を選択しました)。
サッカーをプレイできる5台の自律型ロボットの「チーム」を開発するには、さまざまな考慮事項がありました。ロボットは、ダイナミックでペースの速いスポーツ環境でナビゲートし、複数のソースからの膨大な量のデータをリアルタイムで処理し、戦術的に健全な瞬時の判断に基づいてアクションを実行できなければなりませんでした。そのため、VDL Robot Sportsは、これらのアクションを実行するために必要なデータ取得を容易にするセンサー、カメラ、アクチュエータに対応できるさまざまなインターフェースを備えたシステムを必要としました。もう一つの疑問は、意思決定やタスク実行のためのメインロボットソフトウェアとともに、NVIDIA JetPack™を活用する複雑なAIソフトウェアを実行する能力がシステムにあるかどうかでした。
技術的ではありませんが、同様に重要なのは、VDL Robot Sportsが選択したシステムの環境仕様が、自律型ロボットシステムにどれだけ適しているかという点でした。ロボットは高速で全方位に移動するため、選択されたシステムにはそのような使用に耐える堅牢性と、ロボットがダイナミックかつ機敏に動けるようにする小型さの両方が必要でした。
チームのプレイメーカー：NVIDIA® Jetson Orin NXの推論パワー
VDL Robot Sportsの自律型ロボットシステムの期待に応えるという点において、AAEONのBOXER-8651AIはゴールを決めました。NVIDIA® Jetson Orin NXを搭載したBOXER-8651AIは、1024個のCUDA®と32個のTensorコアを特徴とする統合されたNVIDIA Ampere GPUにより、卓越した推論機能を提供し、目標を達成しました。さらに、このシステムはNVIDIA JetPack™ソフトウェア開発キットをサポートしており、VDL Robot Sportsのエンジニアは、高性能なディープラーニング推論のためのTensorRTや並列コンピューティングのためのCUDAの使用など、AIモデルのパフォーマンスを最適化することができました。
チームは、転移学習を用いたYOLOv5を使用してモデルをトレーニングし、高い再現率と精度を達成しました。その後、それらをONNX形式に変換し、NVIDIA TensorRTを使用して最適化しました。これにより、ロボットはボールの検出と追跡、ロボットのチームメンバーと対戦相手の区別、ゴールポストの特定といった視覚認識タスクを完了できるようになりました。
これらのAIモデルとアルゴリズムはロボットのメインソフトウェアに統合され、センサーデータが導入されて各AIモデルを使用して分析されました。この分析の結果は、リアルタイムの意思決定を行い、ロボットのアクションを制御するために使用されました。強力なNVIDIA Ampere GPUを搭載したBOXER-8651AIのNVIDIA® Jetson Orin NXは、チームが使用するモデルの高速推論を可能にし、ロボットが複雑な視覚および戦略的タスクを実行する必要がある際の遅延を短縮しました。
ボックス・トゥ・ボックスのミッドフィルダー：BOXER-8651AIの通信インターフェース
カメラと、さまざまなセンサーやアクチュエータを管理する他のMCUを接続するために、VDL Robot Sportsの自律型ロボットシステムは、BOXER-8651AIで利用可能な複数のインターフェースを活用しています。
ロボットの動作の鍵となったのは、BOXER-8651AIのデュアルUSB 3.2 Gen 2ポートの使用でした。これを通じて、マッピングや障害物検知に不可欠な視覚データを得るために必要なステレオカメラが統合されました。
イーサネットインターフェースは、ロボットのさまざまなセンサーやアクチュエータを制御する他のMCUと通信するために使用されました。
VDL Robot Sportsは、フィールドで任務を遂行するためにロボットの仲間に信頼を寄せていましたが、どのチームスポーツでも成功にはコミュニケーションが不可欠です。そのため、チームはBOXER-8651AIのM.2 2230 E-KeyスロットをWi-Fi拡張のために利用し、ロボットとサイドラインのコーチとの間の通信を可能にしました。
守備の堅実さを維持：小型で環境耐性に優れたハードウェア
BOXER-8651AIの環境堅牢性と、小型で軽量な設計は、VDL Robot Sportsの自律型ロボットシステムの一部としてインストールするのに理想的でした。特にサイズ制限や、試合中のロボットのダイナミックな動きに耐える能力の点で優れていました。
105mm x 90mm x 52mmという寸法により、BOXER-8651AIはVDL Robot Sportsの自律型ロボットシステムのより大きな機械設計の中でかなりのスペースを占有することなく、必要なモーター、アクチュエータ、センサーを収容することができました。さらに、PCの正味重量1.58ポンド（約0.72kg）は、ロボットのモビリティ、機動性、速度に対するBOXER-8651AIの負荷を最小限に抑えました。さらに、BOXER-8651AIの耐衝撃・耐振動機能は、ゲームを通じて頻繁に向きを変えることを考慮し、その耐久性と信頼性をさらに高めました。
これらの機能により、システムは競争中に遭遇する物理的ストレスや環境の変化に耐えることができ、その小型さと軽量さは、ロボットへのシームレスな統合を促進し、モビリティと有効性を維持しました。
AAEONのBOXER-8251AIから、より高度なBOXER-8651AIへの移行は、2024年のRoboCup MSLにおけるVDL Robot Sportsのパフォーマンスに大きな影響を与えました。BOXER-8651AIの高度な機能は、チームが自律型ロボット工学の分野で達成できることの、実に息をのむような実例を生み出すのに貢献しました。この分野は、次世代のエンジニアの目を引きつけることは間違いありません。
Robot Club Toulonのようなチームに注目すべき勝利を収めて大会を勝ち進んだVDL Robot Sportsでしたが、準決勝で最終的な勝者であるTech Unitedに敗れ、最後のハードルで躓いてしまいました。それにもかかわらず、このイベントは、数々の劇的なコンテスト、素晴らしいスポーツマンシップ、そして自律型ロボット工学研究における世界最高の知性の融合が見られた、大いなる成功であったと言えます。