アドバンテックの超小型エッジ産業用コンピュータを使用した3Dビジョン誘導ロボットの実現

イントロダクション

近年、注目を集めている電気自動車（EV）の開発。その革新的な製品は、新しい車を求める人の選択肢として、ますます人気が高まっています。しかし、充電の問題から、いまだに購入を躊躇している人もいるようです。

外出先で電池切れになったり、自宅で充電する時間がなかったり、充電スタンドがなかなか見つからなかったりと、充電設備へのアクセスが課題となっています。

車庫や指定された駐車場を持たないドライバーは、個人用の充電ステーションを利用することができません。逆に、家の中に長い電線があると、安全上のリスクがあります。 ロボットソリューションに特化したイノベーターであるアドバンテックの某パートナー企業様は、これらの課題に対処するためにアドバンテックのエッジ産業用コンピュータを採用することを決定しました。このコンパクトで安定性の高い高性能コンピュータは、充電を支援する３Ｄビジョン誘導型ロボットを作成するために使用されました。

システム要件

今回ご紹介するのが、コストパフォーマンスに優れたフレキシブルな３Ｄビジョン誘導型ロボットシステムです。『キオスクを探している車』を『車を探しているキオスク』に変身させます。このシステムを使えば、普通の駐車場を充電スタンドに変えることができます。無人の充電ステーションに入る際、ドライバーは車を降りる必要がありません。その代わり、ロボットの「目」が充電ポートの位置を特定し、プラグを素早く自動的に車に誘導します。充電が終わると、このロボットは自動的に充電カバーを閉じます。この一連の流れが数分で終わるため、高い回転率を実現しています。３Ｄビジョン誘導型ロボットは、AGVシステム、駆動モーター、バッテリー、IPC（産業用パソコン）、３Ｄポジショニングセンサ（双眼カメラ）、レーザーレーダー、スイッチ、4G/5Gネットワークモジュール、スピーカーなど・・・複数のマシンビジョンシステムで構成されています。ロボットは主に USB3.0 を利用してガイダンスを管理し、画像をキャプチャするキーカメラに接続します。そのため、ロック可能で小型のフォームファクタ、高性能で信頼性の高いエッジソリューションを持つことが大切です。

システム詳細

この３Ｄビジョンロボットは、自律的な識別（顔認識、行動分析）、ネットワーク通信、無人運転時の視覚的な位置決めなど、様々なタスクを実行します。ネットワークモジュールは、運転中に正確な位置を取得や地図にアクセスする等に使用されます。同様に、産業用カメラも環境データの収集に使用されています。レーザーレーダーは、ロボットが電気自動車に近づくと、距離を測定し、障害物を検出し、充電ポートを見つけだします。また、個々のロボットの位置を正確に特定し、制御するために双眼カメラを使用しています。 アドバンテックの IPC-240 コンパクト産業用コンピュータシステムは、複数の I/O と PCIe/PCIe カード拡張スロットを搭載した１つのパネルを特徴としています。このコンピュータは、画像取得（USB）、通信（LAN）、フィールドバス制御を単一の高調整可能なソリューションへと統合しています。この産業用コンピュータのコンパクトなサイズと安定した制御設計により、ロボットのキーコントローラとして簡単に設置することができます。PCIE-1154 は、4CH USB フレームグラバカードを搭載しています。また、独立した帯域幅のカメラインターフェースに絶縁型 USB3.0 を採用しており、フレームを落とすことなく安定したデータ転送を実現しています。PCIE-1154 は、ロボットビジョンアプリケーションに向けた信頼性の高いケーブル接続を保証するため、ロック可能な設計になっています。このシステムは、インテル® イーサネット・コントローラー i210 を搭載した PCE-GIGE4 拡張カードを使用します。このコントローラは、高速データ転送を実現するレーザー・レーダーに接続されています。PCI-1680U コントロールカードと組み合わせることで、ブレーキを踏んだり、方向を変えたり、加速したりすることで、ロボットの動きを制御させることができます。このシステムは、シームレスな産業用通信を実現するため、LTE フルネットコムに対応したアドバンテックの BB-SL300 シリーズの外部ルータに接続されています。

システム構成図

結論

アドバンテックの完全な製品ポートフォリオは、高度に統合されたソリューションを簡単に入手することができます。第7世代インテル® Core™ i CPUを搭載したコンパクトな IPC-240 システムは、複数の PCIe / PCIe ポートの柔軟性を提供し、超小型パッケージで優れたパフォーマンスを実現します。産業用入力電圧設計とスマートファンシステムとの組み合わせは、過酷な環境下での安定した CPU 動作を保証します。アドバンテックのグローバルサポートステーションは、ソリューションの安定性を高めるために、タイムリーに修理やコンサルティングサービスを提供しています。このソリューションの優れた機能により、お客様の信頼を獲得しました。