Skąd mam wiedzieć, czy Raspberry PI, NVIDIA Jetson Nano lub Intel NUC są odpowiednimi komputerami dla mojego zastosowania w robotyce przemysłowej?
Inżynierowie regularnie rozważają trzy opcje, szukając komputerów jednopłytkowych do zastosowań robotycznych: Raspberry Pi, NVIDIA Jetson Nano i Intel NUC. Jak jednak wybrać między tymi rozwiązaniami a rozwiązaniem dostosowanym do indywidualnych potrzeb? W tym wpisie na blogu przedstawimy przewodnik dotyczący zalet każdej z opcji dla autonomicznych robotów mobilnych (AMR) i automatycznie kierowanych pojazdów (AGV).
Załóżmy na chwilę, że jesteś entuzjastą golfa i chcesz kupić kije golfowe. Przed zakupem musisz wziąć pod uwagę kilka czynników: budowę ciała, wzrost, wcześniejsze doświadczenie i wykształcenie, elastyczność i długość shaftu, różnorodność główek, najczęściej odwiedzane pola golfowe oraz Twój swing, między innymi. Innymi słowy, marka nie jest tak ważna, jak to, jak często, gdzie i kto będzie używał kijów golfowych. Dotyczy to również kijów SBC.
Podczas projektowania i rozwoju robota nigdy nie zaczyna się od analizy komputerów jednopłytkowych (SBC) na podstawie marek. A przynajmniej nie powinno się tego robić. Trzeba zacząć od końca: od użytkownika i wymagań aplikacji. Więcej na temat unikalnych wymagań sprzętowych w robotyce można przeczytać w tym wpisie na blogu. Wybierając komputer jednopłytkowy (SBC) do swojej aplikacji robotycznej, należy zwrócić szczególną uwagę na następujące czynniki:
- Możliwości przetwarzania: procesor i chipset
- Pamięć: Ile pamięci RAM, ROM lub dysku twardego wymaga aplikacja
- Ślad stopy: Rozmiar fizyczny i waga komputera jednopłytkowego
- Wejście/Wyjście: Ile portów wejścia/wyjścia potrzebuje aplikacja i dlaczego
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o czynnikach wpływających na wybór możliwości obliczeniowych dla aplikacji mobilnych robotów, możesz przeczytać tego bloga.
Niemniej jednak, jeśli nadal chcesz wiedzieć, czy komputery Raspberry Pi, NVIDIA Jetson Nano czy Intel NUC są opcją dla Twojej firmy, przedstawimy kilka ważnych szczegółów, które powinieneś wziąć pod uwagę.
Raspberry Pi
To projekt Open Source, obejmujący zarówno oprogramowanie, jak i sprzęt. Jego powszechne zastosowanie rozpoczęło się dzięki edukacji i ukierunkowaniu na twórców. W rzeczywistości większość płytek Raspberry PI nadaje się do szkolnych i uniwersyteckich projektów robotyki. Społeczność jest czynnikiem decydującym o wyborze tych płytek, ponieważ można wykorzystać doświadczenie twórców, studentów i instytucji z całego świata do rozwiązywania problemów lub pożyczania projektów/programowania. Dlatego inżynierowie rozpoczynający pracę szukają płytek, z którymi są zaznajomieni.
Biorąc pod uwagę rygorystyczne wymagania środowisk przemysłowych dotyczące temperatury, rozmiaru, wody i pyłu, Raspberry Pi wprowadziło na rynek płytkę przeznaczoną do zastosowań komercyjnych, z myślą o inżynierach, którzy chcieli wykorzystać swoje dotychczasowe doświadczenia z tymi płytkami w nowym środowisku pracy. Dodatkowo, Raspberry Pi 4 można wyposażyć w funkcje zwiększające wytrzymałość, aby sprostać trudnym warunkom przemysłowym. Dowiedz się więcej tutaj.
Głównym argumentem przemawiającym za przemysłowymi płytkami Raspberry PI jest ich rozmiar (rozmiar karty kredytowej) i cena. Należy pamiętać, że chociaż oprogramowanie do celów badawczych i twórczych może być darmowe, w przypadku zastosowań komercyjnych konieczne może być uiszczenie opłat licencyjnych lub udostępnienie kodu (co może być niezgodne ze względu na prawa własności intelektualnej).
Wreszcie, światowa społeczność twórców może pomóc Ci uporać się z niektórymi wyzwaniami komercyjnymi, ale może nie być w stanie sprostać im wszystkim. W rezultacie może to nie być ta sama korzyść, jaką zyskasz jako student.
NVIDIA Jetson Nano
NVIDIA ma inne korzenie. W zasadzie to oni stworzyli GPU już w 1999 roku.Ich karty graficzne są przeznaczone do gier, projektowania i grafiki profesjonalnej. W związku z tym karty NVIDIA Jetson Nano są lepiej przygotowane do obsługi aplikacji robotycznych wymagających dużej ilości danych, związanych z uczeniem głębokim, uczeniem maszynowym, rozpoznawaniem wzorców i sztuczną inteligencją. Jest to możliwe dzięki możliwości przetwarzania równoległego GPU.
W tym przypadku możesz nie polegać na tak dużej, globalnej społeczności twórców jak w przypadku Raspberry Pi, ale masz wsparcie innowacyjnej, solidnej firmy, która od ubiegłego wieku projektuje komputery jednopłytkowe (SBC) do zastosowań komercyjnych. Oferta firmy NVIDIA obejmuje oprogramowanie, które zostało już przetestowane z tymi płytkami. Może to być pomocne pod względem kompatybilności i kosztów.
Jedna z płyt NVIDIA Jetson Nano ma 128-rdzeniowy procesor graficzny Maxwell o taktowaniu 921 MHz, który jest wydajniejszy od procesora graficznego Raspberry PI 4. Ofertę Jetson Nano możesz zobaczyć tutaj.
Intel NUC
Odpowiedzią Intela na rynek komputerów jednopłytkowych (SBC), zarówno do zastosowań domowych, jak i komercyjnych, jest NUC. Komputery te można nabyć jako płyty główne lub w komplecie z obudową, w zależności od przeznaczenia. Atutem jest szeroka gama procesorów: Pentium, Celeron, Core i3 lub Core i5. Dzięki temu można wybrać procesor, który sprosta wymaganiom aplikacji. Co więcej, najnowsze procesory płynnie działają w aplikacjach intensywnie przetwarzających dane, takich jak sztuczna inteligencja. Dlatego Intel sugeruje wykorzystanie NUC do wciągających gier, digital signage, zdalnych spotkań i dynamicznej rozrywki domowej.
Rozmiar jest porównywalny z Jetsonem Nano i dostosowuje się do ograniczonej przestrzeni zastosowań robotycznych. Jednak pod względem ceny, te komputery SBC mogą być droższe niż dwie pierwsze opcje opisane w tym wpisie.
Co więcej, Intel NUC jest kompatybilny z systemem Windows 10 Pro. Jeśli planujesz pracę z systemem Windows, to ta platforma zapewni Ci najlepszą kompatybilność, ponieważ Raspberry Pi i NVIDIA najlepiej sprawdzą się w systemie Linux.
W robotach AMR/AGV pobór mocy jest kluczowym czynnikiem. Jeśli robot posiada w pobliżu stację ładowania, duże akumulatory lub jest podłączony bezpośrednio do źródła zasilania, projektant może wybrać najmocniejszy procesor i zagwarantować płynną pracę. Jednak roboty AMR/AGV zazwyczaj mają ograniczone źródła zasilania, co zmusza deweloperów do wyboru mniej wydajnych procesorów i wykonywania części analiz w zdalnym mózgu (serwerze). Spośród trzech analizowanych przez nas opcji, Raspberry PI i Jetson Nano wymagają mniej energii niż Intel NUC.
Ostatnią ciekawą funkcją Intel NUC jest możliwość podłączenia dwóch i trzech monitorów. Raspberry Pi obsługuje tylko dwa monitory, a NVIDIA Jetson Nano tylko jeden. Ofertę komputerów NUC firmy Intel można sprawdzić tutaj.
Podsumowanie specyfikacji technicznych
| Cechy | Raspberry PI 4 Model B | Zestaw deweloperski Jetson Nano | Płyta główna Intel® NUC 11 Pro NUC11TNBv7 |
| Edytor | Broadcom BCM2711, czterordzeniowy Cortex-A72 (ARM v8) 64-bitowy SoC @ 1,5 GHz | PROCESOR: czterordzeniowy ARM A57 @ 1,43 GHz GPU: 128-rdzeniowy Maxwell | Płyta główna Intel® NUC z procesorami Intel® Core™ 11. generacji |
| Pamięć | 2 GB, 4 GB lub 8 GB LPDDR4-3200 SDRA microSD (brak w zestawie) | 4 GB 64-bitowej pamięci LPDDR4 25,6 GB/s microSD (brak w zestawie) | 64 GB, DDR4-3200 1.Moduły SO-DIMM 2 V |
| Ślad stopy | 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") |
| Wejście/wyjście | Łączność bezprzewodowa IEEE 802.11ac 2,4 GHz i 5,0 GHz, Bluetooth 5.0, BLE Gigabitowy Ethernet 2 porty USB 3.0; 2 porty USB 2.0. 2 × porty micro-HDMI (kompatybilne z dwoma wyświetlaczami) Gniazdo na kartę micro-SD do ładowania systemu operacyjnego i przechowywania danych | 2x tory MIPI CSI-2 DPHY Gigabit Ethernet, klucz M.2 E HDMI i port wyświetlacza 4x USB 3.0, USB 2.0 Micro-B | PCI Express, 4 porty USB, 1 port SATA, zintegrowana karta sieciowa LAN, 1x Thunderbolt™ 4, 1x Thunderbolt™ 3 Kompatybilny z dwoma i trzema wyświetlaczami. |
| System operacyjny | Zalecanym systemem operacyjnym jest Raspberry Pi OS (wcześniej znany jako Raspbian) | Linux Pakiet SDK NVIDIA JetPack
| Windows 10 64-bitowy*, Windows 10 IoT Enterprise*, Red Hat Linux*, Ubuntu 20.04 LTS* |
| Pobór mocy przy 100% wykorzystaniu | 6 watów | 10 watów | 49 watów |
| Cena | Od 35 dolarów | Od 59 dolarów | Od 877 dolarów |
Rozwiązanie dostosowane do potrzeb
Wreszcie, funkcja, której brakuje w trzech poprzednich opcjach, to Certyfikaty i Zabezpieczenia Przemysłowe. Jeśli AMR/AGV ma pracować w fabrykach, kopalniach lub zastosowaniach medycznych, certyfikaty są kluczowym czynnikiem. Doświadczony producent sprzętu OEM może przeprowadzić Cię przez ten proces i zaoferować komputer SBC, który dostosuje się do rygorystycznych warunków.
Producent sprzętu OEM może również upewnić się, że wszystkie złącza wchodzące w skład spersonalizowanego komputera jednopłytkowego (SBC) są odporne na wibracje i zapobiegają niezamierzonemu rozłączeniu. Co więcej, może on dopasować specyficzne wymagania aplikacji do chipsetów, oprogramowania układowego, procesora, pamięci i rozmiaru obudowy. Jeśli posiadasz kilka produktów wymagających tych samych funkcji, jest to atrakcyjna zaleta. Dzięki temu możesz zastosować jeden projekt komputera jednopłytkowego (SBC) do wszystkich swoich produktów, oszczędzając na kosztach produkcji i napraw. Jest to szczególnie pomocne w obliczu globalnego niedoboru podzespołów elektronicznych, z którym obecnie się borykamy. Możesz przeczytać najnowszą historię sukcesu tutaj.
Jak widać, wybór płytki SBC dla Twojego AMR/AGV zależy od wymagań aplikacji i oczekiwanego doświadczenia użytkownika. Decyzja powinna zostać podjęta na podstawie rozmiaru, możliwości przetwarzania oraz wymaganego poziomu ochrony/certyfikacji. Na rynku dostępnych jest kilka dobrych, gotowych rozwiązań, które mogą okazać się pomocne na wczesnych etapach projektowania i prototypowania. Gdy Twój AMR/AGV będzie gotowy do masowej produkcji, może być konieczne skorzystanie z pomocy doświadczonego producenta sprzętu OEM w celu opracowania spersonalizowanej płytki.
Więcej informacji na temat wymagań sprzętowych znajdziesz w naszym Seria blogów o robotyce lub subskrybować aby otrzymać więcej informacji na ten lub podobny temat.