엔지니어들은 로봇 애플리케이션용 단일 보드 컴퓨터(SBC)를 찾을 때 일반적으로 세 가지 옵션을 고려합니다. 바로 Raspberry Pi, NVIDIA Jetson Nano, Intel NUC입니다. 하지만 이 세 가지 중 어떤 것을 선택해야 할지, 아니면 맞춤형 솔루션을 선택해야 할지 고민이 되실 겁니다. 이 블로그 게시물에서는 자율 이동 로봇(AMR) 또는 자동 유도 차량(AGV)에 대한 각 옵션의 장점에 대한 가이드를 제공합니다.
골프 클럽을 구매하려는 골프 애호가라고 가정해 보겠습니다. 클럽을 구매하기 전에 여러 가지 요소를 고려해야 합니다. 체형, 키, 이전 경험 및 교육 수준, 샤프트의 유연성과 길이, 클럽 헤드의 종류, 가장 자주 이용하는 골프장, 그리고 스윙 스타일 등입니다. 다시 말해, 브랜드보다는 골프 클럽을 얼마나 자주, 어디서, 누가 사용할지가 더 중요합니다. 이는 SBC에도 적용됩니다.
로봇을 개발하고 설계할 때 브랜드를 기반으로 SBC를 조사하는 일은 절대 하지 않습니다. 적어도 그렇게 해서는 안 됩니다. 마지막 단계, 즉 사용자와 애플리케이션 요구 사항부터 시작해야 합니다. 이 블로그 게시물에서 로봇의 고유한 하드웨어 요구 사항에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. 로봇 애플리케이션에 맞는 SBC를 결정할 때는 다음 요소에 특히 주의해야 합니다.
- 처리 능력: 프로세서 및 칩셋
- 메모리: 애플리케이션에 필요한 RAM 및 ROM 또는 HD 양
- 발자국: 단일 보드 컴퓨터의 물리적 크기와 무게
- 입출력: 애플리케이션에 필요한 I/O 포트 수와 그 이유는 무엇입니까?
모바일 로봇 응용 프로그램에 대해 선택할 컴퓨팅 기능에 영향을 미치는 요소에 대해 자세히 알아보려면 이 블로그를 읽을 수 있습니다.
그럼에도 불구하고 Raspberry Pi, NVIDIA Jetson Nano 또는 Intel NUC 컴퓨터가 귀사에 적합한 옵션인지 여전히 알고 싶다면 고려해야 할 몇 가지 중요한 세부 사항을 살펴보겠습니다.
라즈베리파이
이 프로젝트는 소프트웨어와 하드웨어를 모두 포함하는 오픈 소스 프로젝트입니다. 교육 및 메이커 중심이라는 특성 덕분에 널리 사용되기 시작했습니다. 실제로 대부분의 Raspberry PI 보드는 학교 및 대학의 로봇 공학 프로젝트에 적합합니다. 사람들이 이 보드를 선택할 때 커뮤니티는 중요한 요소입니다. 전 세계 메이커, 학생, 기관의 경험을 활용하여 문제를 해결하거나 설계/프로그래밍을 차용할 수 있기 때문입니다. 따라서 엔지니어들은 작업을 시작할 때 자신에게 익숙한 보드를 찾습니다.
온도, 크기, 방수, 방진 등 산업 환경의 엄격한 요건을 고려하여, Raspberry Pi는 기존 보드 사용 경험을 새로운 작업 환경에 적용하려는 엔지니어들을 위해 상업용 보드를 출시했습니다. 또한, Raspberry Pi 4에 견고한 기능을 추가하여 혹독한 산업 환경에서도 견딜 수 있습니다. 자세한 내용은 여기에서 확인하세요.
산업용 라즈베리 파이 보드의 주요 장점은 크기(신용카드 크기)와 가격입니다. 연구 및 제작용 소프트웨어는 무료일 수 있지만, 상업적 용도로 사용하려면 라이선스 비용을 지불하거나 코드를 공유해야 할 수 있습니다(상업적 지적 재산권으로 인해 호환되지 않을 수 있음).
마지막으로, 전 세계 메이커 커뮤니티는 여러분이 겪는 상업적 어려움을 해결하는 데 도움을 줄 수 있지만, 모든 문제를 해결해 주지는 못할 수도 있습니다. 결과적으로, 이는 학생으로서 누릴 수 있는 이점과는 다를 수 있습니다.
엔비디아 젯슨 나노
NVIDIA는 다른 배경을 가지고 있습니다. 그들은 기본적으로 1999년에 GPU를 개발했습니다.NVIDIA Jetson Nano 그래픽 보드는 게임, 디자인, 그리고 전문적인 그래픽 작업을 처리하도록 설계되었습니다. 따라서 NVIDIA Jetson Nano 보드는 딥 러닝, 머신 러닝, 패턴 인식, 그리고 인공지능과 관련된 데이터 집약적인 로봇 애플리케이션을 처리하는 데 더욱 적합합니다. 이는 GPU 병렬 처리 능력 덕분에 가능합니다.
이 경우, Raspberry Pi처럼 전 세계적으로 대규모의 제작자 커뮤니티에 의존할 수는 없겠지만, 지난 세기부터 상업용 SBC를 설계해 온 혁신적이고 탄탄한 회사의 지원을 받을 수 있습니다. NVIDIA 제품에는 이미 보드에서 테스트된 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 이는 호환성과 비용 측면에서 도움이 될 수 있습니다.
NVIDIA Jetson Nano 보드 중 하나에는 Raspberry PI 4 GPU보다 더 강력한 921MHz의 128코어 Maxwell GPU가 탑재되어 있습니다. Jetson Nano 제품은 여기에서 확인할 수 있습니다..
인텔 NUC
인텔은 가정용 및 상업용 SBC 시장에 대응하기 위해 NUC를 출시했습니다. NUC는 용도에 따라 보드 또는 섀시를 포함한 풀세트로 구매할 수 있습니다. 펜티엄, 셀러론, 코어 i3, 코어 i5 등 다양한 프로세서를 제공한다는 점이 가장 큰 장점입니다. 따라서 애플리케이션 워크로드를 처리할 수 있는 프로세서를 선택하게 됩니다. 실제로 최신 프로세서는 인공지능과 같은 데이터 집약적인 애플리케이션에서도 원활하게 작동합니다. 따라서 인텔은 몰입감 넘치는 게임, 디지털 사이니지, 원격 회의, 생생한 홈 엔터테인먼트 등에 NUC를 사용할 것을 권장합니다.
크기는 Jetson Nano와 비슷하며 로봇 애플리케이션의 제한된 설치 공간에도 적합합니다. 하지만 가격 측면에서 이 SBC는 이 블로그의 처음 두 가지 옵션보다 더 비쌀 수 있습니다.
또한 Intel NUC는 Windows 10 Pro와 호환됩니다. Windows를 사용하려는 경우 Raspberry Pi와 NVIDIA가 Linux와 가장 잘 호환되므로 Intel NUC가 최상의 호환성을 제공하는 플랫폼입니다.
AMR/AGV에서 전력 소비는 중요한 요소입니다. 로봇 근처에 충전소가 있거나, 대용량 배터리가 있거나, 전원에 직접 연결되어 있는 경우, 설계자는 가장 강력한 프로세서를 선택하여 원활한 작동을 보장할 수 있습니다. 그러나 AMR/AGV는 일반적으로 전력 공급이 제한적이기 때문에 개발자는 성능이 낮은 프로세서를 선택하고 원격 서버(서버)에서 일부 분석을 수행해야 합니다. 저희가 분석하는 세 가지 옵션 중 Raspberry PI와 Jetson Nano는 Intel NUC보다 전력 소모가 적습니다.
Intel NUC의 마지막 흥미로운 기능은 듀얼 및 트리플 모니터 연결을 지원한다는 것입니다. Raspberry Pi는 듀얼 모니터와 NVIDIA Jetson Nano만 지원합니다. 여기에서 Intel NUC 제공을 확인할 수 있습니다..
기술 사양 요약
| 특징 | 라즈베리파이 4 모델 B | Jetson Nano 개발자 키트 | 인텔® NUC 11 Pro 보드 NUC11TNBv7 |
| 프로세서 | Broadcom BCM2711, 쿼드 코어 Cortex-A72(ARM v8) 64비트 SoC @ 1.5GHz | CPU: 쿼드코어 ARM A57 @ 1.43GHz GPU: 128코어 맥스웰 | 11세대 Intel® Core™ 프로세서가 탑재된 Intel® NUC 보드 |
| 메모리 | 2GB, 4GB 또는 8GB LPDDR4-3200 SDRA microSD(포함되지 않음) | 4GB 64비트 LPDDR4 25.6GB/s microSD(포함되지 않음) | 64GB, DDR4-3200 1.2V SO-DIMM |
| 발자국 | 85mm x 56mm (3.3인치 x 2.2인치) | 69mm x 45mm (2.7인치 x 1.77인치) | 101mm x 101mm UCFF(4" 엑스 4") |
| 입출력 | 2.4GHz 및 5.0GHz IEEE 802.11ac 무선, Bluetooth 5.0, BLE 기가비트 이더넷 USB 3.0 포트 2개, USB 2.0 포트 2개. 2개의 마이크로 HDMI 포트(듀얼 디스플레이와 호환) 운영 체제 로딩 및 데이터 저장을 위한 Micro-SD 카드 슬롯 | 2x MIPI CSI-2 DPHY 레인 기가비트 이더넷, M.2 키 E HDMI 및 디스플레이 포트 4x USB 3.0, USB 2.0 마이크로 B | PCI Express, 4개의 USB 포트, 1개의 SATA 포트, 통합 LAN, 1개의 Thunderbolt™ 4, 1개의 Thunderbolt™ 3 듀얼 및 트리플 디스플레이와 호환됩니다. |
| 운영 체제 | Raspberry Pi OS(이전 명칭 Raspbian)가 권장되는 운영 체제입니다. | 리눅스 엔비디아 젯팩 SDK
| Windows 10, 64비트*, Windows 10 IoT Enterprise*, Red Hat Linux*, Ubuntu 20.04 LTS* |
| 100% 사용 시 전력 소비량 | 6와트 | 10와트 | 49와트 |
| 가격 | 35달러부터 | 59달러부터 | 877달러부터 |
맞춤형 솔루션
마지막으로, 이전 세 가지 옵션에서 누락된 부분은 산업 인증 및 보호입니다. AMR/AGV가 공장, 광산 또는 의료 분야에서 작동하도록 설계될 경우, 인증은 매우 중요한 요소입니다. 숙련된 하드웨어 OEM은 프로세스를 안내하고 엄격한 환경에 적응할 수 있는 SBC를 제공할 수 있습니다.
또한, 하드웨어 OEM은 맞춤형 SBC에 포함된 모든 커넥터가 진동을 견뎌내고 의도치 않은 단선을 방지할 수 있도록 설계할 수 있습니다. 또한, 칩셋, 펌웨어, 프로세서, 메모리 및 풋프린트에 대한 특정 애플리케이션 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 동일한 기능을 필요로 하는 여러 제품을 사용하는 경우, 이는 매력적인 장점입니다. 따라서 모든 제품에 하나의 SBC 설계를 적용하여 제조 및 수리 비용을 절감할 수 있습니다. 이는 특히 오늘날 전 세계적으로 전자 부품 부족 현상이 나타나고 있는 상황에서 매우 유용합니다. 최근 성공 사례는 여기에서 확인하실 수 있습니다.
보시다시피, AMR/AGV용 SBC 선택은 애플리케이션 요구 사항과 예상 사용자 경험에 따라 달라집니다. 크기, 처리 성능, 그리고 필요한 보호/인증 수준을 고려하여 결정해야 합니다. 시중에는 설계 및 프로토타입 제작 초기 단계에 도움이 되는 여러 가지 기성품 옵션이 있습니다. AMR/AGV가 양산 준비가 되면 숙련된 하드웨어 OEM을 활용하여 맞춤형 보드 솔루션을 개발해야 할 수도 있습니다.
하드웨어 고유 요구 사항에 대한 자세한 내용은 다음에서 확인할 수 있습니다. 로봇 블로그 시리즈 또는 구독하다 이 주제나 비슷한 주제에 대한 자세한 정보를 받아보세요.