AAEONは、クライアントのサービスロボットラインをアップグレードし、多様で複雑なタスクを高速かつ精密に自律完了できるようにするためのソリューション提供を任されました。製造現場ではロボットアームなどのソリューションが一般的になっていますが、これらは通常、特定の反復的かつ一次元的なタスクに使用されるものです。対照的に、顧客は固定的な機械装置ではなく、よりダイナミックで多面的な、人型サービスロボットに近いオプションの開発を目指していました。
この高い目標を達成するため、AAEONには、信頼性の高いハードウェアと、そのようなアプリケーションに必要な高度なコンピューティングおよびAI推論機能の両方をサポートするツールを組み合わせた、コンパクトな製品を提示することが重要でした。これらのニーズに最も適したソリューションがPICO-RAP4であり、100mm x 72mmというコンパクトなPICO-ITXフォームファクタに、第13世代Intel® Core™プロセッサを搭載しています。
高度な自律型サービスロボットの開発には、パワフルかつエネルギー効率に優れたプラットフォームが必要です。ロボットは複雑なアルゴリズムに基づいてリアルタイムでタスクを実行する必要があるため、大幅な処理能力が求められます。さらに、このソリューションには、クライアントのAI推論モデルを変換して実行し、実際の動作をガイドする方法が必要でした。
2つ目の、より実用的な検討事項は、クライアントの推論モデルによって分析されるデータを、ロボットがどのように取得するかという点でした。データの品質がロボットの意思決定プロセスに直接影響し、物体認識出力の精度と意思決定の速度に左右されるため、これは極めて重要です。選定されるソリューションには、カメラやセンサーを設置するための高速インターフェースが装備されていることが不可欠でした。
最後に、このソリューションはロボットの制御センターとして機能できる必要があります。そのため、ロボットのハードウェアにコマンドを通信し、それらが迅速かつ正確に実行されることを保証するプロトコルを備えている必要がありました。
ロボットの導入シナリオは比較的広く、多様な垂直市場が恩恵を受ける可能性があります。製造業界における製品組み立て、農業部門における作物管理、ホスピタリティ分野における自動ケータリングなどのタスクを、当該ロボットにアウトソーシングすることが可能です。そのため、PICO-RAP4の総合的な品質は、ロボットを動かすための優れた選択肢となりました。
自律的に動作するために必要なAI推論モデルを実行するため、ロボットはPICO-RAP4の組み込みIntel® Core™ i7-1370PE CPUに依存しました。これは、6つのパフォーマンスコア、8つの効率コア、および20のスレッドを提供し、非常に高い処理能力と、要求の厳しいAIタスクを処理可能なCPU周波数を備えています。また、バックグラウンド操作には効率コアを通じて電力効率を維持します。ロボットのAI機能の主要なソースではありませんが、PICO-RAP4のCPUには、Intel® Deep Learning Boost、Intel® Gaussian & Neural Accelerator、Intel® AVX2など、AIワークロードを加速し、機械学習のパフォーマンスを向上させるために不可欠な複数の先進技術も組み込まれています。
アプリケーションのAIワークロードの大半を管理するために、PCIe 4.0 x4インターフェースをサポートするPICO-RAP4のM.2 2280 M-Keyスロットには、ハイスペックなAIアクセラレーションモジュールが装備されました。PICO-RAP4の高帯域幅PCIeインターフェースにより、AIアクセラレーションモジュールは、クライアントの多様な画像認識、自然言語処理、および意思決定アルゴリズムを遅延なく処理することが可能となりました。
PICO-RAP4のFPCコネクタはMIPIカメラの統合を可能にし、USB 3.2 Gen 2ポートに接続された2台の高解像度カメラが複数のソースの視覚データをキャプチャし、Intel® UHD Graphicsがこれをサポートします。さらに、ボードの2つのシリアルポートは、GPSモジュールや環境センサーを接続するためのRS-232/422/485信号インターフェースを提供します。
ロボットの制御機能は、GPIOとアクチュエーターおよびモーターとの相互作用によって決定されました。位置の精度とナビゲーションを確実にするため、加速度計、ジャイロスコープ、温度センサーがI2Cによってサポートされました。さらに、ボード上のすべてのシリアル通信は、オンボードのTPM 2.0によって提供されるデータ暗号化の恩恵を受けました。
また、PICO-RAP4は、2.5GbEおよび1GbEの速度でIntel® Ethernet Controller I226-VおよびIntel® Ethernet Connection I219-LM技術をそれぞれサポートするデュアルLANポートを通じて、他のデバイスへの高速かつ信頼性の高い接続をロボットに提供しました。この周辺デバイスのアレイは、推論アルゴリズムから送信された命令に従い、ロボットの周囲環境に応じた自律的なナビゲーションを促進しました。この通信方法は、オンボードのTPM 2.0のおかげで、データセキュリティの向上も活用しました。
自律型ロボティクスにおいて見過ごされがちな分野に、環境音への反応能力があります。フル機能のオーディオヘッダー（ラインイン、ラインアウト、マイクを含む）を通じて、PICO-RAP4はロボットの状況認識能力を高め、音声コマンドを理解し、問題が発生した場合にアラートを提供できるようにしました。
PICO-RAP4のおかげで、AAEONのクライアントは、小売から農業まで、さまざまな業界の多様な環境に展開可能な完全自動化サービスロボットを開発することができました。優れたCPUベースにより、ボードの汎用的で多数の周辺デバイスから得られるデータを、最小限の遅延で処理することが可能となりました。この計算能力の堅牢性は、AIアクセラレーションモジュールの有効性を最大化するために必要な電力の提供にも寄与し、AIアルゴリズムの処理能力向上を目指したループを生み出しました。
MIPIカメラとUSBカメラの両方をサポートするボードの仕様は、AIアルゴリズムに供給される情報の品質がより信頼できるものとなったため、ロボットがより高い精度でタスクを実行するのに役立ちました。さらに、ラインイン/ラインアウト/マイク機能付きのフルオーディオにより、ロボットの機能がさらに多様化し、音声コマンドを処理できるようになると同時に、優れたコンピューティング能力を活用して機械学習を通じてユーザーエクスペリエンスを向上させることが可能となりました。
最後に、PICO-RAP4は、その驚くほど軽量で小型なサイズにもかかわらず、信号品質に影響を与えることなくさまざまなセンサータイプを収容できる多数のインターフェースを提供していることは重要です。PICO-RAP4は、クライアントにとって強力かつ効率的なソリューションであることが証明され、高度な自律型ロボットがどこまで進化できるかという限界を押し広げることに貢献しました。この事例は、ロボット工学の分野が進化するにつれて、AAEONがその最前線に立つことを示しています。