FPGAを活用した2種類のROS自動運転ロボットのデモを行うアヴネット

アヴネットは、4月10日～12日にかけて東京ビッグサイトにて開催されているIoTならびにM2M業界関係者のための商談展「第8回 IoT/M2M 展【春】」において、FPGAを活用した2種類のROS自動運転ロボットのデモを行っている。

1台目の自律移動ロボットはアヴネットの手によるもので、ROS公式の研究・教育用ロボット組み立てキットであるROBOTIS製の「TurtleBot3 Burger」のシングルボードコンピュータ(SBC)を「Raspberry Pi 3」からZynq搭載の96Boards「Ultra96」に移植したモデル。ArmプロセッサでSLAMとナビゲーションの実行が可能なほか、ロジックでアクセラレーションを図ることが可能となっている。

会場で行われるデモはLiDAR(SLAM)を用いて、障害物を検知して避けて走行するものとなっている。

TurtleBot3のSBCをUltra96に換装したアヴネットの自律走行ロボット

2台目の自律移動ロボットは京都大学大学院情報学研究科高木研究室の学生たちの手によるもの。TurtleBot3ベースに、SBCをDigilentのZynq-7020評価ボード「Zybo Z7-20」に換装したもので、ROS×FPGAを加速化する統合開発プラットフォーム「ZytleBot」と彼らは呼んでいる。

ROS×FPGAを加速化する統合開発プラットフォーム「ZytleBot」。2つのカメラで正面を向いている、Webカメラから取得した画像から信号を検出。下向きのPCamはZyboにMIPI経由で接続され、周辺状況の把握などを行っているとのこと

高瀬助教によると、これを使うことでROSのメリットを活かしながらFPGAを導入することが可能になるとのこと。具体的にはCPUでは難しい処理をFPGAにオフロードするといったことが可能となり、自律移動ロボット開発におけるFPGA開発技術の習得を容易化することができるとしている。

実際に開発した大学院生2人に話を聞いたところによると、開発期間は約2か月で、FPGAを中心とした書き換え可能なチップを扱った国際会議「FPT2018」にて開催されたFPGAデザインコンペティションで優勝することができたという。

2人は、1人が自動運転システムの開発を、もう1人が課題である信号の検知(赤信号で止まる、青になったら進む)システムの開発を担当。信号検知は、機械学習のアルゴリズムの1つである「ランダムフォレスト」をフルスクラッチで書き出して、どこをハード化すれば、性能を出せるのかを判断して、実装することで実現したという。

なお、アヴネットブースでは3日間の会期中、2台のロボットによるデモを随時行っていくとしているが、バッテリーの充電の兼ね合いなどもあるため、デモの実施は不定期となるとしている。