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La computación reconfigurable para robótica reactiva utilizando FPGAs de código abierto

Autores: Cañas, José M.; Fernández-Conde, Jesús; Vega, Julio; Ordóñez, Juan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

La computación reconfigurable para robótica reactiva utilizando FPGAs de código abierto


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Palabras clave

Computación reconfigurable
FPGAs
Comunidad de código abierto
Robótica
Comportamientos reactivos de robots
Herramientas abiertas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 71

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La computación reconfigurable proporciona un paradigma para crear sistemas inteligentes diferentes del enfoque clásico de computación de software. En lugar de utilizar un procesador con un conjunto de instrucciones, una pila completa de middleware y un programa de aplicación en la parte superior, las matrices de compuertas programables en campo (FPGAs) integran un conjunto de celdas que se pueden configurar de diferentes maneras. Algunos proveedores han dominado este mercado con sus herramientas propietarias, dispositivos de hardware y placas, lo que ha dado lugar a ecosistemas fragmentados con pocos estándares y poca interoperabilidad. Sin embargo, recientemente ha surgido una nueva y completa cadena de herramientas para FPGAs con sus herramientas abiertas asociadas de la comunidad de código abierto. La robótica es un campo de aplicación en expansión que podría beneficiarse definitivamente de esta revolución, ya que la velocidad rápida y el bajo consumo de energía son requisitos habituales. Este artículo plantea la hipótesis de que los comportamientos básicos de robots reactivos pueden diseñarse fácilmente siguiendo el enfoque de computación reconfigurable y la cadena de herramientas FPGA abierta de última generación. Proporcionan nuevas abstracciones como bloques de circuitos y cables para construir robots inteligentes. La programación visual y las bibliotecas de bloques hacen que dicho desarrollo sea indoloro y confiable. Como validación experimental, se han creado dos comportamientos reactivos en un robot real que involucran sensores comunes, actuadores y lógica intermedia. También se han implementado utilizando programación de software clásica con fines de comparación. Se discuten los resultados y muestran que el desarrollo de comportamientos de robots reactivos utilizando computación reconfigurable y herramientas abiertas es factible, logrando también un alto grado de simplicidad y reutilización, y beneficiándose del bajo consumo de energía de las FPGAs y de la capacidad de respuesta crítica en tiempo.

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