ROS

ホームサービスロボットにおける FPGA の応用例 (5)： ORB-SLAMのFPGA実装

ORB-SLAM とはホームサービスロボットや自動運転車が、家や工場内を自律移動する技術が活発に研究、開発されています。自律移動するには、家具や壁の配置を認識（地図作成）し、自分がどこにいるかを把握（自己位置推定）しなければなりません。これを同時に行うのが SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) です。 SLAM には使用するセンサなどによっていくつか種類があります。主に LiDAR やステレオカメラ、単眼カメラなどが使われますが、 O...

ホームサービスロボットにおける FPGA の応用例 (4)：ロボットのための脳型人工知能

前回までホームサービスロボットのシステムと FPGA を統合する方法を紹介しました。今回は、ホームサービスロボットに搭載する「ロボットの脳型人工知能」、特に我々が開発する扁桃体モデルについて紹介します。ホームサービスロボットに求められる知能ホームサービスロボットは人と共に暮らし、働くことが期待されています。このために、ホームサービスロボットは様々な知識を獲得する知能を有することが求められます。我々は、ホームサービスロボットが必要とする知識は大きく分けて2種類あると考えて...

ホームサービスロボットにおける FPGA の応用例 (3)：ロボットと FPGA の統合その2

前回は、ロボットのシステムの核となる ROS と FPGA の統合方法の1つを紹介しました。今回は、前回の方法とは異なる ROS と FPGA の統合方法、およびそのアプリを紹介します。 ROS と FPGA の統合その2 ROS と FPGA の統合方法について紹介します。以下に図示するこの方法は、前回紹介した hw/sw 複合体 (ここではXilinx Zynq) と開発環境 (ここでは Xilinx Vivado HLS、 SDSoC) を用い、計算処理の一部を FPGA ...

ホームサービスロボットにおける FPGA の応用例 (2)：ロボットと FPGA の統合その1

前回は FPGA の応用先であるホームサービスロボットを紹介しました。また、FPGA を応用することによるメリットを述べました。今回は、ロボットのシステムの核となる ROS と FPGA の統合方法について紹介します。ロボットと FPGA の統合に対する要求ロボットと FPGA の統合に対する要求を以下に挙げます。ロボットに既に搭載される計算機・ソフトウェアシステムと簡単に統合できることその計算機の負荷をオフロードできることその計算機より高効率 (高速処理・低消...

ホームサービスロボットにおける FPGA の応用例 (1)：ホームサービスロボットとは

みなさんこんにちは。私達、九州工業大学大学院生命体工学研究科の脳型計算機システム研究室、および、ロボットプロジェクトチーム Hibikino-Musashi@Home では、普段、FPGA をニューラルネットワークに応用するための基礎研究から、ホームサービスロボットや自動運転車等の応用研究まで、幅広い研究分野に取り組んでいます。本コースでは私達が取り組んでいるホームサービスロボットの事例を参考に、FPGA をロボットのような大規模なシステムの中でどのように活用できるか考えていきたい...

ロボットでも注目される FPGA ⼊⾨ (5)

前回はロボットのソフトウェア構造における分散処理とそのフレームワークであるROS (Robot Operating System) に焦点を当てて解説をしました。今回は、ROS に準拠した FPGA コンポーネントの具体的な作成方法を紹介します。更に、今後のロボットにおける FPGA 活用について考え、連載を締めくくりたいと思います。 ROS 準拠 FPGA コンポーネントの作成方法前回に大まかな構造を示した ROS 準拠 FPGA コンポーネントの作成方法について、具体...

ロボットでも注目される FPGA ⼊⾨ (4)

前回までに、ロボットの制御・計画とそれに必要な画像認識について FPGA の活用方法を紹介しました。今回は、どのようにして制御・計画・画像認識を統合するか、そのプラットフォームである ROS (Robot Operating System) について説明し、FPGA を導入する方法について考えたいと思います。 ROS (Robot Operating System)とは知的なロボットシステムの機能実現において、ソフトウェアの占める重要性は非常に大きく、如何に短期間で所望の...

ロボットでも注目される FPGA ⼊⾨ (3)

　前回は、ロボットシステムを分解していくと、「制御」と「計画」といった要素で階層的に構成されることを学びました。「制御」は、制御対象の制御値を与えられた目標値に近づけることです。そして、制御の基本である倒立振子システムの制御処理に FPGA を用いることで、マイクロ秒程度の周期で超高速な制御を計算できることを示しました。　今回は、ロボットシステムの「計画」をするための処理に FPGA を用いることを考えます。「計画」のためのセンサ情報の取得において、特に期待が高まっているのは、ロボット...

ロボットでも注目される FPGA ⼊⾨ (2)

前回の記事では、ロボットにおけるソフトウェア処理を高速化する (マクロ) 視点での FPGA 活用と、ロボットを構成する電気信号レベルでの入出力や制御に関する (ミクロ) 視点での FPGA 活用について、大枠を考えました。今回は、ロボットの目的や定義を考えた上で、小さいロボットシステムの事例を通じて FPGA が活用できる場面がどこにあるかを見ていきます。ロボットの定義さて、そもそも「ロボットとは何」でしょう？時代によってロボットの定義は変化しており、「ロボットについ...

ロボットでも注目される FPGA ⼊⾨ (1)

みなさんはロボットと聞いて何をイメージするでしょうか？人型ロボットや動物型ロボット、もしかしたら空飛ぶロボットでしょうか。工場で働く産業用ロボット・災害救助ロボットや、お料理ロボット・お掃除ロボットをイメージするかもしれません。色々なロボットがありますが、みなさんもご存じの通り、現在のロボットは「特定の作業は人間より得意（高精度・高速）だけど、人間の作業の代わりをやるのは難しい」という状況です。近い将来、ロボットがもっと知的になってもらい社会で活躍するためには、どうしたらよい...

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