Comment savoir si Raspberry PI, NVIDIA Jetson Nano ou Intel NUC sont des ordinateurs appropriés pour mon application robotique industrielle ?
Les ingénieurs envisagent régulièrement trois options lorsqu'ils cherchent des ordinateurs monocartes pour des applications robotiques : Raspberry Pi, NVIDIA Jetson Nano et Intel NUC. Mais comment choisir entre ces solutions ou une solution personnalisée ? Cet article de blog vous guidera dans les avantages de chaque option pour les robots mobiles autonomes (AMR) ou les véhicules à guidage automatique (AGV).
Imaginons un instant que vous soyez un passionné de golf souhaitant acquérir des clubs. Plusieurs facteurs doivent être pris en compte avant l'achat : morphologie, taille, expérience et formation antérieures, flexibilité et longueur du shaft, variété de têtes de club, terrains de golf les plus fréquentés et votre swing, entre autres. Autrement dit, la marque importe moins que la fréquence, le lieu et le public d'utilisation des clubs. Cela s'applique également aux SBC.
Lors du développement et de la conception d'un robot, il ne faut jamais commencer par étudier les SBC en fonction des marques. Du moins, il ne faut pas. Il faut commencer par la fin : les exigences de l'utilisateur et de l'application. Vous trouverez plus d'informations sur les exigences matérielles spécifiques à la robotique dans cet article de blog. Il est important d'accorder une attention particulière aux facteurs suivants lors du choix du SBC pour votre application robotique :
- Capacités de traitement : processeur et chipset
- Mémoire: Quelle quantité de RAM et de ROM ou de disque dur l'application nécessite-t-elle ?
- Empreinte: La taille physique et le poids de l'ordinateur monocarte
- E/S : De combien de ports d'E/S l'application a-t-elle besoin et pourquoi ?
Si vous souhaitez en savoir plus sur les facteurs qui affectent les capacités de calcul à choisir pour une application robotique mobile, vous pouvez lire ce blog.
Néanmoins, si vous avez encore besoin de savoir si les ordinateurs Raspberry Pi, NVIDIA Jetson Nano ou Intel NUC sont une option pour votre entreprise, nous passerons en revue quelques détails importants que vous devez prendre en compte.
Raspberry Pi
Il s'agit d'un projet open source incluant à la fois des logiciels et du matériel. Son utilisation généralisée a débuté grâce à son orientation pédagogique et créative. En effet, la plupart des cartes Raspberry PI conviennent aux projets robotiques scolaires et universitaires. La communauté est un facteur déterminant dans le choix de ces cartes, car elle permet de tirer parti de l'expérience des créateurs, des étudiants et des institutions du monde entier pour résoudre des problèmes ou emprunter des conceptions et des programmes. Ainsi, lorsque les ingénieurs commencent à travailler, ils recherchent des cartes qu'ils connaissent bien.
Compte tenu des exigences strictes des environnements industriels en termes de température, de taille, d'étanchéité et de poussière, Raspberry Pi a lancé une carte destinée aux applications commerciales, destinée aux ingénieurs souhaitant appliquer leur expérience acquise avec ces cartes à leur nouvel environnement de travail. De plus, vous pouvez ajouter des fonctionnalités robustes à un Raspberry Pi 4 pour résister aux environnements industriels difficiles. En savoir plus ici.
Le principal argument de vente des cartes Raspberry PI industrielles réside dans leur encombrement (taille d'une carte de crédit) et leur prix. Il est important de savoir que, même si les logiciels destinés à la recherche et à la création sont gratuits, les applications commerciales peuvent nécessiter des licences payantes ou la possibilité de partager du code (ce qui peut être incompatible en raison de droits de propriété intellectuelle commerciaux).
Enfin, la communauté mondiale des créateurs peut vous aider à relever certains défis commerciaux, mais elle ne pourra peut-être pas tous les relever. Par conséquent, cet avantage pourrait ne pas être le même que celui dont vous bénéficiez en tant qu'étudiant.
NVIDIA Jetson Nano
NVIDIA vient d'un autre monde. Ils ont créé le GPU en 1999.Leurs cartes graphiques sont conçues pour les jeux, la conception et les applications graphiques professionnelles. Par conséquent, les cartes NVIDIA Jetson Nano sont mieux équipées pour gérer les applications robotiques gourmandes en données liées à l'apprentissage profond, à l'apprentissage automatique, à la reconnaissance de formes et à l'intelligence artificielle. Ceci est rendu possible grâce à la capacité de traitement parallèle du GPU.
Dans ce cas, vous ne bénéficierez peut-être pas de la même vaste communauté mondiale de développeurs que pour Raspberry Pi, mais vous bénéficierez du soutien d'une entreprise innovante et robuste qui conçoit des SBC pour des applications commerciales depuis un siècle. L'offre de NVIDIA inclut des logiciels déjà testés avec les cartes, ce qui peut s'avérer avantageux en termes de compatibilité et de coût.
L'une des cartes NVIDIA Jetson Nano dispose d'un GPU Maxwell à 128 cœurs à 921 MHz, ce qui est plus puissant que le GPU Raspberry PI 4. Vous pouvez voir l'offre Jetson Nano ici.
Intel NUC
La réponse d'Intel au marché des SBC, tant pour les applications domestiques que professionnelles, est le NUC. Ces ordinateurs sont disponibles sous forme de cartes mères ou avec châssis, selon l'usage prévu. Leur atout majeur réside dans leur large gamme de processeurs : Pentium, Celeron, Core i3 ou Core i5. Vous pourrez ainsi choisir le processeur capable de gérer la charge de travail applicative. En effet, les processeurs les plus récents fonctionnent parfaitement avec les applications gourmandes en données, comme l'intelligence artificielle. Intel recommande donc d'utiliser le NUC pour les jeux immersifs, l'affichage dynamique, les réunions à distance et les divertissements à domicile dynamiques.
Leur taille est comparable à celle du Jetson Nano et s'adapte à l'encombrement limité des applications robotiques. Cependant, en termes de prix, ces SBC peuvent être plus onéreux que les deux premières options présentées dans ce blog.
De plus, l'Intel NUC est compatible avec Windows 10 Pro. Si vous prévoyez d'utiliser Windows, cette plateforme offrira la meilleure compatibilité, car Raspberry Pi et NVIDIA fonctionneront mieux avec Linux.
La consommation électrique des robots autonomes (AMR) et des véhicules à guidage automatique (AGV) est un facteur crucial. Si le robot dispose d'une station de charge à proximité, de batteries puissantes ou est directement connecté à une source d'alimentation, le concepteur peut choisir le processeur le plus puissant et garantir un fonctionnement fluide. Cependant, les AMR et les AGV ont généralement des sources d'alimentation limitées, ce qui oblige les développeurs à opter pour des processeurs moins puissants et à effectuer certaines analyses sur un serveur distant. Parmi les trois options analysées, Raspberry PI et Jetson Nano consomment moins d'énergie qu'Intel NUC.
La dernière fonctionnalité intéressante de l'Intel NUC est la possibilité de connecter deux ou trois écrans. Le Raspberry Pi, quant à lui, ne permet que deux écrans et le NVIDIA Jetson Nano, un seul. Vous pouvez consulter l'offre Intel NUC ici.
Résumé des spécifications techniques
| Caractéristiques | Raspberry PI 4 Modèle B | Kit de développement Jetson Nano | Carte mère Intel® NUC 11 Pro NUC11TNBv7 |
| Processeur | Broadcom BCM2711, SoC quadruple cœur Cortex-A72 (ARM v8) 64 bits à 1,5 GHz | Processeur : ARM A57 quadricœur à 1,43 GHz GPU : Maxwell 128 cœurs | Carte mère Intel® NUC avec processeurs Intel® Core™ de 11e génération |
| Mémoire | 2 Go, 4 Go ou 8 Go LPDDR4-3200 SDRA microSD (non incluse) | 4 Go 64 bits LPDDR4 25,6 Go/s microSD (non incluse) | 64 Go, DDR4-3200 1.SO-DIMM 2 V |
| Empreinte | 85 mm x 56 mm (3,3” x 2,2”) | 69 mm x 45 mm (2,7” x 1,77”) | 101 mm x 101 mm UCFF (4" x 4") |
| E/S | IEEE 802.11ac sans fil 2,4 GHz et 5,0 GHz, Bluetooth 5.0, BLE Gigabit Ethernet 2 ports USB 3.0 ; 2 ports USB 2.0. 2 ports micro-HDMI (compatibles avec les écrans doubles) Emplacement pour carte Micro-SD pour le chargement du système d'exploitation et le stockage des données | 2x voies MIPI CSI-2 DPHY Gigabit Ethernet, clé M.2 E HDMI et port d'affichage 4x USB 3.0, USB 2.0 Micro-B | PCI Express, 4 ports USB, 1 port SATA, LAN intégré, 1x Thunderbolt™ 4, 1x Thunderbolt™ 3 Compatible avec les écrans doubles et triples. |
| Système opérateur | Raspberry Pi OS (anciennement appelé Raspbian) est le système d'exploitation recommandé | Linux Kit de développement logiciel NVIDIA JetPack
| Windows 10 64 bits*, Windows 10 IoT Entreprise*, Red Hat Linux*, Ubuntu 20.04 LTS* |
| Consommation électrique à 100 % d'utilisation | 6 watts | 10 watts | 49 watts |
| Prix | À partir de 35 $ | À partir de 59 $ | À partir de 877 $ |
Solution personnalisée
Enfin, les certifications et protections industrielles font défaut aux trois options précédentes. Lorsqu'un AMR/AGV est destiné à fonctionner en usine, dans des mines ou pour des applications médicales, les certifications sont un facteur crucial. Un fabricant de matériel informatique expérimenté peut vous accompagner tout au long du processus et vous proposer un SBC adapté à cet environnement rigoureux.
De plus, un fabricant OEM de matériel peut garantir que tous les connecteurs inclus dans le SBC personnalisé résistent aux vibrations et évitent les déconnexions involontaires. De plus, ils peuvent s'adapter aux exigences spécifiques de l'application en termes de chipsets, de micrologiciels, de processeurs, de mémoire et d'encombrement. Si vous possédez plusieurs produits nécessitant les mêmes fonctionnalités, c'est un avantage considérable. Vous pouvez ainsi appliquer une conception de SBC unique à tous vos produits et réduire vos coûts de fabrication et de réparation. Ceci est particulièrement utile dans le contexte actuel de pénurie mondiale de composants électroniques. Vous pouvez lire un récent témoignage de réussite ici.
Comme vous pouvez le constater, le choix du SBC pour votre AMR/AGV dépend des exigences de l'application et de l'expérience utilisateur attendue. Le choix doit être basé sur la taille, les capacités de traitement et le niveau de protection/certification requis. Il existe sur le marché plusieurs options standard intéressantes, utiles lors des premières étapes de conception et de prototypage. Une fois votre AMR/AGV prêt pour la production en série, vous devrez peut-être faire appel à un fabricant de matériel informatique expérimenté pour développer une solution de carte personnalisée.
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