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Hochleistungs-Robotikanwendungen

Single-Chip-MPU mit bildverarbeitender KI und Echtzeitsteuerung

29. Februar 2024, 6:46 Uhr | Iris Stroh

Renesas Electronics erweitert seine RZ-Mikroprozessorfamilie (MPUs) um einen neuen Baustein für Hochleistungs-Robotikanwendungen. Der RZ/V2H bietet das höchste Leistungsniveau innerhalb der Produktfamilie und ermöglicht sowohl bildverarbeitende KI als auch Echtzeitsteuerung.

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Der Baustein ist mit einer neuen Generation des proprietären KI-Beschleunigers DRP-AI3 (Dynamically Reconfigurable Processor) von Renesas ausgestattet. Er bietet eine Leistungseffizienz von 10 TOPS/W und ist damit um das Zehnfache leistungsfähiger als frühere Modelle. Dank der im DRP-AI3-Beschleuniger eingesetzten Pruning-Technologie verbessert sich zudem die Leistungseffizienz von KI-Berechnungen erheblich. Die KI-Inferenzleistung steigt auf bis zu 80 TOPS. Diese Leistungsverbesserung ermöglicht es Entwicklern, Vision-KI-Anwendungen direkt auf den Edge-KI-Bausteinen zu verarbeiten, ohne auf Cloud-Computing-Plattformen angewiesen zu sein.

Der RZ/V2H verfügt über vier Cortex-A55-CPU-Kerne mit einer maximalen Betriebsfrequenz von 1,8 GHz für die Verarbeitung von Linux-Anwendungen, zwei Cortex-R8-Kerne mit 800 MHz für die Hochleistungs-Echtzeitverarbeitung und einen Cortex-M33 als Sub-Core. Durch die Integration dieser Kerne auf einem einzigen Chip kann der Baustein sowohl bildverarbeitende KI als auch Echtzeit-Steuerungsaufgaben effektiv bewältigen. Der RZ/V2H eignet sich damit ideal für anspruchsvolle Robotikanwendungen der Zukunft. Da der RZ/V2H sich durch eine niedrigere Leistungsaufnahme auszeichnet, sind keine Lüfter oder andere Kühlkomponenten erforderlich. Dies bedeutet, dass Entwickler Systeme entwerfen können, die kleiner, preiswerter und zuverlässiger sind.

Renesas hat seine proprietäre DRP-Technologie genutzt, um den OpenCV-Beschleuniger zu entwickeln. Dieser beschleunigt die Verarbeitung von OpenCV, einer Open-Source-Standardbibliothek für Computer Vision Processing. Die Geschwindigkeit lässt sich damit um das 16-Fache im Vergleich zu einer Verarbeitung mit einer CPU erhöhen. Die Kombination aus dem DRP-AI3 und dem OpenCV-Beschleuniger verbessert sowohl die KI-Berechnungen als auch die Bildverarbeitungsalgorithmen. Damit kann Visual SLAM (Anmerkung 1), das in Anwendungen wie Staubsaugerrobotern zum Einsatz kommt, energieeffizient in Echtzeit ausgeführt werden.

Um die Entwicklung zu beschleunigen, stellt Renesas außerdem AI-Applikationen bereit. Hierbei handelt es sich um eine Bibliothek aus vortrainierten Modellen für verschiedene Anwendungsfälle. Zudem bietet Renesas das AI SDK (Software Development Kit) für die schnelle Entwicklung von AI-Anwendungen an. Diese Software lässt sich auf dem RZ/V2H-Evaluierungsboard ausführen. Entwickler können damit KI-Anwendungen auf einfache Weise und bereits früh im Entwicklungsprozess evaluieren, auch ohne umfassende KI-Kenntnisse.

Winning Combinations

Renesas hat den »Visual Detection Single Board Computer« entwickelt. Dieser nutzt Kamerabilder, um seine Umgebung zu identifizieren und Bewegungsabläufe in Echtzeit zu bestimmen und zu steuern. Die Lösung kombiniert den RZ/V2H mit Power-Management-ICs und programmierbaren VersaClock-Taktgeneratoren, um stromsparende Industrieroboter und Maschinen zu unterstützen. Dank des effizienten Designs sind keine zusätzlichen Lüfter erforderlich, was die Stückliste und die Größe der Lösung minimiert.