機器人作為人工智能產(chǎn)業(yè)重要且關(guān)鍵的組成部分，對芯片的依賴度可以說非常高。機器人穩(wěn)定的運動控制，敏銳的環(huán)境感知很大程度上取決于其應(yīng)用的核心半導(dǎo)體器件性能。不少芯片企業(yè)在機器人領(lǐng)域都有所布局，有些還推出了機器人一整套開發(fā)平臺。那些鼎鼎有名的機器人開發(fā)平臺在一定程度上引領(lǐng)了機器人行業(yè)的變革。

英特爾的Edison/HERO、英偉達的Isaac到高通的RB5/RB6等等知名的機器人平臺每次更新都會為機器人行業(yè)帶來不少未來機器人發(fā)展的新方向。這些引領(lǐng)了機器人行業(yè)變革的機器人平臺實力幾何，在最近的迭代中又給機器人市場帶來了哪些新風向？

英特爾Edison到HERO：從通用到機器人專精

要說入局機器人芯片的大廠，英特爾屬于較早一批。從英特爾的收購版圖就不難看出，自收購意大利半導(dǎo)體制造商Yogitech，到后續(xù)的Airware、Itseez以及Yuneec，其在智能機器人、人工智能以及無人駕駛方面可謂是野心勃勃。在加速布局智能機器人、人工智能以及無人駕駛的同時，在當時，英特爾本身也有實感技術(shù)機器人開發(fā)工具包RealSense RDK以及通用計算平臺Edison——用于智能機器人等硬件領(lǐng)域。

本質(zhì)上看，Edison并不是專攻機器人方向的平臺，而是通用計算平臺，由一枚雙核Quark SOC 的芯片驅(qū)動，運行l(wèi)inux系統(tǒng)程序，配置了核心計算平臺，計算能力強大。相較于之前的Galileo開發(fā)板，Edison的定位更具體一些，能夠直接被用于原型構(gòu)建上，畢竟英特爾給它的定位是“模塊化的SOC加上為特定應(yīng)用領(lǐng)域定制的擴展板系統(tǒng)”。當時受到英特爾官方推薦的Romeo for Edison機器人主控，就是融合了奔騰級計算機、Romeo三合一控制器和WiFi、藍牙，將原本上位機+Arduino主控+電機驅(qū)動板的復(fù)雜系統(tǒng)集成在了同一個小尺寸中。

雖然說Edison并不是專注于機器人領(lǐng)域的平臺，但當時Edison的推出，大大加快了機器人智能硬件的開發(fā)，幫助了不少創(chuàng)客團隊和創(chuàng)業(yè)公司。而從Edison到HERO，則是英特爾從通用平臺到機器人系統(tǒng)平臺的細化升級。

Heterogeneous Extensible Robot Open Platform（HERO）是英特爾專為智能機器人打造的一套低功耗、高性能、體積小的異構(gòu)系統(tǒng)平臺。整套HERO硬件系統(tǒng)采用了英特爾系列CPU，搭載英特爾Arria 10 GX系列FPGA作為異構(gòu)加速器，搭配其他專用加速器芯片來提供高效的性能。CPU和FPGA之間通過8通道PCIe高速接口進行通信，帶寬極高，同時為了應(yīng)對機器人空間受限的問題，整套系統(tǒng)板卡控制在17×17×9的緊湊尺寸內(nèi)。其精心設(shè)計的核心板加IO板的雙板獨立結(jié)構(gòu)也給予整個平臺相當高的靈活度。

在近期HERO平臺的報道上，類腦芯片與機器人平臺的融合成了除了機器人人工智能、邊緣計算應(yīng)用、機器人視覺這些老生常談的話題之外的新動向。英特爾將第二代類腦神經(jīng)擬態(tài)芯片Loihi 2和機器人HERO異構(gòu)計算平臺結(jié)合，以加速類腦感知應(yīng)用落地，這一融合也體現(xiàn)了英特爾在機器人與人工智能的結(jié)合點上看重了機器人學(xué)習的能力。

高通：RB5到RB6的平臺迭代革新

早些年前，高通在驍龍845處理器的基礎(chǔ)上開發(fā)了首款機器人芯片RB3，通過異構(gòu)計算架構(gòu)結(jié)合高通的人工智能引擎在當時已經(jīng)實現(xiàn)了滿足工業(yè)機器人的低時延和高吞吐量性能要求。在RB3的基礎(chǔ)上，高通在2020年6月推出了迭代產(chǎn)品——機器人RB5平臺，RB5平臺基于Snapdragon 865芯片組，在RB3基礎(chǔ)上提供了豐富的硬件、軟件和開發(fā)工具組合，成為高通專為機器人設(shè)計的高集成度整體解決方案，在業(yè)內(nèi)享有盛譽。

（機器人RB6平臺，高通）

本月，高通在一年一度的高通5G峰會上，推出了高通機器人RB6平臺和基于高通RB5自主移動機器人（AMR）參考設(shè)計。RB6平臺到來，離不開兩個關(guān)鍵詞——5G和AI。RB6在前一代基礎(chǔ)上拓展了前沿5G和邊緣AI技術(shù)，適用于AMR、配送機器人、高度自動化制造機器人、協(xié)作機器人各類機器人應(yīng)用。雖然在RB5上額外的夾層板已經(jīng)能夠提供視覺、傳感器、電機控制、工業(yè)和通信，能為各種應(yīng)用提供5G、AI、異構(gòu)計算、計算機視覺引擎、先進的ISP多攝像頭并發(fā)。但對高通來說，這仍然不夠，RB6憑借增強的5G技術(shù)提供領(lǐng)先的5G能力，在全球主流網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和專網(wǎng)中支持Sub-6GHz和毫米波頻段，跨三個TDD信道的5G Sub-6GHz載波聚合能夠在極具挑戰(zhàn)性的環(huán)境下，支持更高的平均速度和更穩(wěn)健的連接。AI方面，RB6平臺通過增強的高通AI引擎帶來頂級的邊緣AI和視頻處理功能，支持每秒70至200萬億次運算，相比RB5每秒15 Tera運算（TOPS）的計算，性能的增強不言而喻。強大的AI引擎加上Hexagon張量加速器的輔助，推理和準確性也相當有保障。

RB6平臺靈活的架構(gòu)也非常靈活，可以通過擴展卡支持不斷演進的連接特性，包括通過擴展卡讓高通機器人RB6平臺在未來支持3GPP Release 15、 16、17和18特性。而其他諸如SDK融合多媒體、深度學(xué)習、CV等等模塊，也都能支持端到端的機器人應(yīng)用部署。

RB6平臺給機器人帶來的性能拔高將很有力地帶動一波機器人行業(yè)在5G上的升級，高通在機器人應(yīng)用上也一直堅持走5G+AI發(fā)展路線，在機器人和智能設(shè)備領(lǐng)域帶領(lǐng)了更智能、更安全、更先進的一輪輪創(chuàng)新。

英偉達Isaac：卓絕的傳感與計算

英偉達在機器人應(yīng)用上一直強調(diào)“自主”，為了滿足機器人行業(yè)的開發(fā)需求，英偉達很早就開始基于Isaac軟件研發(fā)套件及各類框架、工具、應(yīng)用程序接口及數(shù)據(jù)庫，以此加速機器人算法及軟件的研發(fā)。隨著越來越多的ROS開發(fā)者借助具備計算能力的硬件平臺減輕主機CPU的負載，ROS不斷優(yōu)化，旨在便于開發(fā)者有效利用這些先進的硬件資源，目前英偉達也正在擴展基于硬件加速的GEMS，并將AI算法以開源的形式提供給ROS社區(qū)。

Isaac機器人平臺的硬件資源使用的是Jetson AGX平臺，這個系列大家想必大家不會陌生。在Jetson AGX Orin 系列尚未與機器人應(yīng)用磨合完成的情況下，Jetson AGX Xavier系列極小的100 x 87mm尺寸加上高達32 TOPS的性能仍然是目前機器人硬件平臺中最火熱的選擇之一。

（Orin系列，英偉達）

近期發(fā)布的Jetson AGX Orin加上強大的傳感器套件，就是新一代的機器人硬件平臺——Isaac Nova Orin，被英偉達譽為最先進的自主移動機器人架構(gòu)平臺，預(yù)計會在今年晚些時候發(fā)布。Isaac Nova Orin想要實現(xiàn)的，是將復(fù)雜的環(huán)境傳感和計算一體化、完全集成化。根據(jù)英偉達官網(wǎng)介紹，Isaac Nova Orin包括2個Jetson AGX Orin、用于高分辨率/高速相機的高吞吐量接口（GMSL）和大量IO端口。傳感器連接確保了跨傳感器的同步相機捕獲同步和全局時間戳。

之所以說是這個平臺帶來了卓絕的傳感，不妨看一下平臺的傳感器套件。攝像頭混合了用于近距離視覺的廣角魚眼相機以及用于檢測更遠距離的高保真深度相機，測繪、導(dǎo)航則應(yīng)用2D+3D激光雷達組合，輔助以超聲波、IMU、車輪編碼器和GPS，傳感器的多樣性和冗余性不僅能實現(xiàn)更強的傳感功能還能最大限度地延長機器運行時間。而計算能力自不必多說，性能高達550TOPS的AI表現(xiàn)和高帶寬的傳感器輸入，讓人很期待新系列平臺面世后市場表現(xiàn)。

寫在最后

不同廠商在機器人平臺迭代升級的路線上選擇了不同的側(cè)重點，不管是英特爾HERO平臺看重的學(xué)習能力，高通RB6平臺在5G+AI上的融合升級，還是英偉達Isaac Nova Orin平臺在傳感與計算上的突破，以及還有AMD在視覺上的機器人ROS 2的應(yīng)用整合，這些富有代表性的都代表了半導(dǎo)體行業(yè)在機器人領(lǐng)域上看中的發(fā)展方向，這些先進的有著突破性的硬件資源升級推動了機器人行業(yè)一次又一次的變革。