Une puce FPGA pour booster les mouvements des robots

La vitesse de certains robots comme ceux qui font du picking de pièces est proprement stupéfiante, néanmoins le mouvement à accomplir est simple. Dès lors qu’un robot doit analyser son environnement pour réaliser une manipulation complexe, les gestes deviennent lents, terriblement lents. Il suffit de revoir les images du DARPA Robotics Challenge pour voir à quel point cette torpeur peut être parfois risible. Des chercheurs proposent une nouvelle approche pour accélérer les mouvements des robots, une solution qui s’appuie sur une puce FPGA.

La vitesse des mouvements du robot a été multipliée d’un facteur 1 300 à 2 300 !


Les puces FPGA ou circuits logiques programmables permettent de réaliser des calculs de manière très efficaces, c’est à dire avec de très hautes performances pour une dépense énergétique moindre que celle d’un microprocesseur classique. l’approche intéresse dans le domaine du calcul intensif, les équipements réseau et pourrait bien aussi intéresser les roboticiens. En effet, les chercheurs de l’université de Duke, à Durham en Caroline du Nord viennent de publier les résultats de leurs travaux. Ceux-ci ont voulu exploiter la puissance de puce FPGA pour aider le robot à comprendre son environnement. En effet, la lenteur des mouvements des robots provient à la masse de calculs nécessaires au robot pour calculer sa position et le mouvement qu’il doit réaliser pour réaliser la tâche que l’on attend de lui sans entrer en collision avec son environnement. Réalisé au moyen d’une puce FPGA, ce calcul de trajectoire a été accéléré de 3 ordres de grandeur pour une puissance consommée réduite d’un facteur 20. Le calcul du mouvement d’un bras robot qui doit saisir un objet sur une table pour le placer à un autre endroit est réalisé par logiciel sur un Xeon 4 coeurs à 3,5 GHz en 815.000 microsecondes ou 756.000 microsecondes, selon l’algorithme choisi. Ce même calcul est traité par une puce FPGA en 622 microsecondes seulement. Pour éviter des obstacles, le calcul passe de 2.738.000 / 1.074.000 microsecondes à 627 microsecondes.
Potentiellement, il sera possible de faire mieux encore puisque l’installation créée par les chercheurs était un prototype non optimisé. La puissance disponible pourra être exploitée pour analyser des images de meilleure résolution sans faire augmenter les temps de calcul. Par contre, le dispositif est peu flexible. La moindre modification apportée au robot nécessite une reprogrammation de la puce. La technique reste encore a être améliorée, mais les robots vont recevoir un sérieux coup d’accélérateur avec l’arrivée de puces spécialisées.
Source : « Robot Motion Planning on a Chip », papier de recherche Duke Robotics / Duke University

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