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ロボットアプリケーション向けのシングルボードコンピュータ（SBC）を探す際、エンジニアはRaspberry Pi、NVIDIA Jetson Nano、Intel NUCの3つの選択肢を検討します。しかし、これらの選択肢、あるいはカスタマイズされたソリューションのどちらを選ぶべきでしょうか？このブログ記事では、自律移動ロボット（AMR）と自動誘導車両（AGV）における各選択肢の利点について解説します。

ゴルフクラブの購入を検討しているゴルフ愛好家だと仮定してみましょう。購入前に考慮すべき要素はいくつかあります。体型、身長、これまでの経験や学歴、シャフトの柔軟性と長さ、クラブヘッドの種類、よく利用するゴルフ場、そして自分のスイングなどです。つまり、ブランドよりも、ゴルフクラブをどれくらいの頻度で、どこで、誰が使うかが重要だということです。これはSBCにも当てはまります。

ロボットの開発・設計において、ブランド名だけでSBCの選定を始めるべきではありません。少なくとも、そうすべきではありません。ユーザーとアプリケーションの要件から検討を始めるべきです。ロボット特有のハードウェア要件については、こちらのブログ記事で詳しくご紹介しています。ロボットアプリケーションに適したSBCを決定する際には、以下の要素に特に注意する必要があります。

• 処理能力: プロセッサとチップセット
• メモリ： アプリケーションに必要なRAMとROMまたはHDの容量
• フットプリント: シングルボードコンピュータの物理的なサイズと重量
• 入出力: アプリケーションに必要なI/Oポートの数とその理由

モバイルロボットアプリケーションにどのようなコンピューティング機能を選択するかに影響を与える要因について詳しく知りたい場合は、 このブログを読んでみてください。

それでも、Raspberry Pi、NVIDIA Jetson Nano、または Intel NUC コンピューターがビジネスにとってオプションであるかどうかを知りたい場合は、考慮する必要がある重要な詳細について説明します。

ラズベリーパイ

これはソフトウェアとハ​​ードウェアの両方を含むオープンソースプロジェクトです。教育機関やメーカーに重点が置かれていることから、広く利用されるようになりました。実際、Raspberry PIボードのほとんどは、学校や大学のロボット工学プロジェクトに適しています。コミュニティの存在は、人々がこれらのボードを選ぶ際の決定的な要素です。世界中のメーカー、学生、そして教育機関の経験を活用し、トラブルシューティングを行ったり、設計やプログラミングを借用したりできるからです。そのため、エンジニアは作業を始める際に、使い慣れたボードを探すのです。

産業環境における温度、サイズ、防水性、防塵性など、厳しい要件が求められることを踏まえ、Raspberry Piは、これまでのボードの経験を新しい作業環境に活かしたいエンジニア向けに、商用アプリケーション向けのボードを発売しました。さらに、Raspberry Pi 4には、過酷な産業環境に耐えられるよう、堅牢な機能を追加できます。 詳細はこちらをご覧ください。

産業用Raspberry PIボードの主なセールスポイントは、そのフットプリント（クレジットカードサイズ）と価格です。研究やメーカー向けのソフトウェアは無料で利用できる場合もありますが、商用アプリケーションの場合はライセンス料を支払ったり、コードを共有したりする必要がある場合があります（商用知的財産権の関係で互換性がない場合があります）。

最後に、世界中のメーカーコミュニティは、商業的な課題のいくつかを解決するのに役立つかもしれませんが、すべてに対処できるとは限りません。そのため、学生として得られるメリットと同じようなメリットが得られない可能性があります。

NVIDIA ジェットソン ナノ

NVIDIAは異なる背景を持つ企業です。彼らは1999年にGPUを開発しました。同社のグラフィックボードは、ゲーム、デザイン、そしてプロフェッショナルグラフィックス向けに設計されています。そのため、NVIDIA Jetson Nanoボードは、ディープラーニング、機械学習、パターン認識、人工知能に関連するデータ集約型のロボットアプリケーションをより適切に処理できます。これは、GPUの並列処理能力によって可能になります。

この場合、Raspberry Piのような世界規模の大規模なメーカーコミュニティに頼ることはできないかもしれませんが、前世紀から商用アプリケーション向けのシングルボードコンピュータ（SBC）を設計してきた革新的で堅実な企業からのサポートを受けることができます。NVIDIAの製品には、ボードで既にテスト済みのソフトウェアがいくつか含まれています。これは、互換性とコストの面で役立ちます。

NVIDIA Jetson Nano ボードの 1 つには、Raspberry PI 4 GPU よりも強力な、921 MHz の 128 コア Maxwell GPU が搭載されています。 Jetson Nano の提供内容については、こちらをご覧ください。

インテル NUC

家庭用および業務用のシングルボードコンピュータ（SBC）市場におけるIntelの回答は、NUCです。これらのコンピューターは、用途に応じてボード単体またはシャーシ単体で購入できます。そのセールスポイントは、Pentium、Celeron、Core i3、Core i5といった幅広いプロセッサラインナップです。そのため、アプリケーションのワークロードに対応できるプロセッサを選択できます。実際、最新のプロセッサは、人工知能（AI）などのデータ集約型アプリケーションでもスムーズに動作します。そのため、Intelは、没入型ゲーム、デジタルサイネージ、リモート会議、そして鮮やかなホームエンターテイメントにNUCを活用することを推奨しています。

サイズはJetson Nanoとほぼ同等で、ロボットアプリケーションの限られた設置面積に適応します。ただし、価格面では、これらのSBCはこのブログで紹介した最初の2つのオプションよりも高価になる可能性があります。

さらに、Intel NUCはWindows 10 Proと互換性があります。Windowsで作業する予定であれば、Raspberry PiとNVIDIAはLinuxで最も快適に動作するため、Intel NUCは最も互換性の高いプラットフォームです。

AMR/AGVにおいて、消費電力は重要な要素です。ロボットの近くに充電ステーションや大容量バッテリーが搭載されている場合、あるいは電源に直接接続されている場合は、設計者は最も強力なプロセッサを選択してスムーズな動作を保証できます。しかし、AMR/AGVの電源は通常限られているため、開発者はより低性能のプロセッサを選択し、リモートの頭脳（サーバー）で一部の分析を実行せざるを得ません。私たちが分析している3つの選択肢の中で、Raspberry PIとJetson NanoはIntel NUCよりも消費電力が少ないです。

Intel NUCの最後の興味深い機能は、デュアルモニターとトリプルモニターの接続が可能なことです。Raspberry PiではデュアルモニターとNVIDIA Jetson Nanoは1台のみ接続可能です。 Intel NUC の提供内容については、こちらでご確認いただけます。

技術仕様の概要

カスタマイズされたソリューション

最後に、これまでの3つのオプションには欠けている機能が、産業認証と保護です。AMR/AGVを工場、鉱山、医療用途で使用する場合、認証は重要な要素となります。経験豊富なハードウェアOEMは、認証取得プロセスをガイドし、厳しい環境に適応できるSBC（シングルボードコンピュータ）を提供します。

また、ハードウェアOEMは、カスタマイズされたSBCに含まれるすべてのコネクタが振動に耐え、意図しない断線を回避できることを保証できます。さらに、チップセット、ファームウェア、プロセッサ、メモリ、フットプリントなど、特定のアプリケーション要件を満たすことができます。同じ機能を必要とする製品が複数ある場合、これは魅力的なメリットとなります。そのため、1つのSBC設計をすべての製品に適用することで、製造コストと修理コストを削減できます。これは、現在世界的な電子部品不足に直面している状況において特に役立ちます。最近の成功事例はこちらでご覧いただけます。

ご覧のとおり、AMR/AGV向けのSBCの選択は、アプリケーションの要件と期待されるユーザーエクスペリエンスによって異なります。サイズ、処理能力、そして必要な保護レベル／認証に基づいて決定する必要があります。市場には、設計と試作の初期段階に役立つ優れた既製のオプションがいくつかあります。AMR/AGVの量産準備が整ったら、経験豊富なハードウェアOEMに依頼してカスタマイズされたボードソリューションを開発する必要があるかもしれません。

ハードウェア固有の要件の詳細については、 このトピックや類似のトピックに関する詳細情報を受け取るには、ロボティクス ブログ シリーズをご覧ください。