智能机器人开发平台对比！平台升级背后的行业新风向

机器人作为人工智能产业重要且关键的组成部分，对芯片的依赖度可以说非常高。机器人稳定的运动控制，敏锐的环境感知很大程度上取决于其应用的核心半导体器件性能。不少芯片企业在机器人领域都有所布局，有些还推出了机器人一整套开发平台。那些鼎鼎有名的机器人开发平台在一定程度上引领了机器人行业的变革。
 
英特尔的Edison/HERO、英伟达的Isaac到高通的RB5/RB6等等知名的机器人平台每次更新都会为机器人行业带来不少未来机器人发展的新方向。这些引领了机器人行业变革的机器人平台实力几何，在最近的迭代中又给机器人市场带来了哪些新风向？
 
英特尔Edison到HERO：从通用到机器人专精
 
要说入局机器人芯片的大厂，英特尔属于较早一批。从英特尔的收购版图就不难看出，自收购意大利半导体制造商Yogitech，到后续的Airware、Itseez以及Yuneec，其在智能机器人、人工智能以及无人驾驶方面可谓是野心勃勃。在加速布局智能机器人、人工智能以及无人驾驶的同时，在当时，英特尔本身也有实感技术机器人开发工具包RealSense RDK以及通用计算平台Edison——用于智能机器人等硬件领域。
 
本质上看，Edison并不是专攻机器人方向的平台，而是通用计算平台，由一枚双核Quark SOC 的芯片驱动，运行linux系统程序，配置了核心计算平台，计算能力强大。相较于之前的Galileo开发板，Edison的定位更具体一些，能够直接被用于原型构建上，毕竟英特尔给它的定位是“模块化的SOC加上为特定应用领域定制的扩展板系统”。当时受到英特尔官方推荐的Romeo for Edison机器人主控，就是融合了奔腾级计算机、Romeo三合一控制器和WiFi、蓝牙，将原本上位机+Arduino主控+电机驱动板的复杂系统集成在了同一个小尺寸中。
 

 

（图源：英特尔）

 
虽然说Edison并不是专注于机器人领域的平台，但当时Edison的推出，大大加快了机器人智能硬件的开发，帮助了不少创客团队和创业公司。而从Edison到HERO，则是英特尔从通用平台到机器人系统平台的细化升级。
 
Heterogeneous Extensible Robot Open Platform（HERO）是英特尔专为智能机器人打造的一套低功耗、高性能、体积小的异构系统平台。整套HERO硬件系统采用了英特尔系列CPU，搭载英特尔Arria 10 GX系列FPGA作为异构加速器，搭配其他专用加速器芯片来提供高效的性能。CPU和FPGA之间通过8通道PCIe高速接口进行通信，带宽极高，同时为了应对机器人空间受限的问题，整套系统板卡控制在17×17×9的紧凑尺寸内。其精心设计的核心板加IO板的双板独立结构也给予整个平台相当高的灵活度。
 
在近期HERO平台的报道上，类脑芯片与机器人平台的融合成了除了机器人人工智能、边缘计算应用、机器人视觉这些老生常谈的话题之外的新动向。英特尔将第二代类脑神经拟态芯片Loihi 2和机器人HERO异构计算平台结合，以加速类脑感知应用落地，这一融合也体现了英特尔在机器人与人工智能的结合点上看重了机器人学习的能力。
 
高通：RB5到RB6的平台迭代革新
 
早些年前，高通在骁龙845处理器的基础上开发了首款机器人芯片RB3，通过异构计算架构结合高通的人工智能引擎在当时已经实现了满足工业机器人的低时延和高吞吐量性能要求。在RB3的基础上，高通在2020年6月推出了迭代产品——机器人RB5平台，RB5平台基于Snapdragon 865芯片组，在RB3基础上提供了丰富的硬件、软件和开发工具组合，成为高通专为机器人设计的高集成度整体解决方案，在业内享有盛誉。
 

 

（机器人RB6平台，高通）

 
本月，高通在一年一度的高通5G峰会上，推出了高通机器人RB6平台和基于高通RB5自主移动机器人（AMR）参考设计。RB6平台到来，离不开两个关键词——5G和AI。RB6在前一代基础上拓展了前沿5G和边缘AI技术，适用于AMR、配送机器人、高度自动化制造机器人、协作机器人各类机器人应用。虽然在RB5上额外的夹层板已经能够提供视觉、传感器、电机控制、工业和通信，能为各种应用提供5G、AI、异构计算、计算机视觉引擎、先进的ISP多摄像头并发。但对高通来说，这仍然不够，RB6凭借增强的5G技术提供领先的5G能力，在全球主流网络、企业网络和专网中支持Sub-6GHz和毫米波频段，跨三个TDD信道的5G Sub-6GHz载波聚合能够在极具挑战性的环境下，支持更高的平均速度和更稳健的连接。AI方面，RB6平台通过增强的高通AI引擎带来顶级的边缘AI和视频处理功能，支持每秒70至200万亿次运算，相比RB5每秒15 Tera运算（TOPS）的计算，性能的增强不言而喻。强大的AI引擎加上Hexagon张量加速器的辅助，推理和准确性也相当有保障。
 
RB6平台灵活的架构也非常灵活，可以通过扩展卡支持不断演进的连接特性，包括通过扩展卡让高通机器人RB6平台在未来支持3GPP Release 15、 16、17和18特性。而其他诸如SDK融合多媒体、深度学习、CV等等模块，也都能支持端到端的机器人应用部署。
 
RB6平台给机器人带来的性能拔高将很有力地带动一波机器人行业在5G上的升级，高通在机器人应用上也一直坚持走5G+AI发展路线，在机器人和智能设备领域带领了更智能、更安全、更先进的一轮轮创新。
 
英伟达Isaac：卓绝的传感与计算
 
英伟达在机器人应用上一直强调“自主”，为了满足机器人行业的开发需求，英伟达很早就开始基于Isaac软件研发套件及各类框架、工具、应用程序接口及数据库，以此加速机器人算法及软件的研发。随着越来越多的ROS开发者借助具备计算能力的硬件平台减轻主机CPU的负载，ROS不断优化，旨在便于开发者有效利用这些先进的硬件资源，目前英伟达也正在扩展基于硬件加速的GEMS，并将AI算法以开源的形式提供给ROS社区。
 
Isaac机器人平台的硬件资源使用的是Jetson AGX平台，这个系列大家想必大家不会陌生。在Jetson AGX Orin 系列尚未与机器人应用磨合完成的情况下，Jetson AGX Xavier系列极小的100 x 87mm尺寸加上高达32 TOPS的性能仍然是目前机器人硬件平台中最火热的选择之一。
 

 

（Orin系列，英伟达）

 
近期发布的Jetson AGX Orin加上强大的传感器套件，就是新一代的机器人硬件平台——Isaac Nova Orin，被英伟达誉为最先进的自主移动机器人架构平台，预计会在今年晚些时候发布。Isaac Nova Orin想要实现的，是将复杂的环境传感和计算一体化、完全集成化。根据英伟达官网介绍，Isaac Nova Orin包括2个Jetson AGX Orin、用于高分辨率/高速相机的高吞吐量接口（GMSL）和大量IO端口。传感器连接确保了跨传感器的同步相机捕获同步和全局时间戳。
 
之所以说是这个平台带来了卓绝的传感，不妨看一下平台的传感器套件。摄像头混合了用于近距离视觉的广角鱼眼相机以及用于检测更远距离的高保真深度相机，测绘、导航则应用2D+3D激光雷达组合，辅助以超声波、IMU、车轮编码器和GPS，传感器的多样性和冗余性不仅能实现更强的传感功能还能最大限度地延长机器运行时间。而计算能力自不必多说，性能高达550TOPS的AI表现和高带宽的传感器输入，让人很期待新系列平台面世后市场表现。
 
写在最后
 
不同厂商在机器人平台迭代升级的路线上选择了不同的侧重点，不管是英特尔HERO平台看重的学习能力，高通RB6平台在5G+AI上的融合升级，还是英伟达Isaac Nova Orin平台在传感与计算上的突破，以及还有AMD在视觉上的机器人ROS 2的应用整合，这些富有代表性的都代表了半导体行业在机器人领域上看中的发展方向，这些先进的有着突破性的硬件资源升级推动了机器人行业一次又一次的变革。