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前沿 | 利用GreenWaves的RISC-V打造纳米无人机大脑

2021-04-07 11:00

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日前,某研究团队发表了一篇论文,展示了一种并行超低功耗(PULP)处理器和卷积神经网络(CNN),可以赋予现成的Crazyflie 2.1纳米无人机实现“顶级自主导航能力”——尽管体积和重量都很小。

“人工智能驱动的袖珍型空气机器人有可能彻底改变物联网生态系统,充当自主、不显眼和无处不在的智能传感器。”该团队在论文摘要中声称。“凭借几平方厘米的外形尺寸,纳米大小的无人驾驶飞行器(UAV)是室内人机交互任务的天然适配,我们在工作中解决的姿态估计问题也是天然适配。”

“然而,由于纳米UAV有限的有效载荷和计算能力,使机载大脑只能使用100mW以下的微控制器。我们的处理器在新型并行超低功耗(PULP)架构范式和深度神经网络(DNN)视觉管道通用开发方法的交叉点上,即覆盖从感知到控制的各类功能。”

图片:前沿 利用GreenWaves的RISC-V打造纳米无人机大脑 1.jpg



该团队的工作目前正集中在现有的商用并行超低功耗(PULP)处理器上,即GreenWaves Technologies的GAP8。该芯片专为边缘AI工作负载而设计,包括九个处理器内核,基于免费和开源的RISC-V实现的RV32IMC RISC-V指令集架构,再加上一个扩展XpulpV2处理器,增加了硬件循环、加载和存储操作的地址后增、单指令多数据(SIMD)向量算子,以及针对8位和16位数据的浮点指令。

图片:前沿 利用GreenWaves的RISC-V打造纳米无人机大脑 2.jpg



在此基础上,该团队运行了一个名为PULP-Frontnet的定制卷积神经网络(CNN)。受Proximity网络的启发,PULP-Frontnet是为低资源应用而定制的,并与目标Crazyflie 2.1纳米无人机中内置的QVGA灰度摄像头相连。尽管需要保持整个系统能够在GAP8芯片上运行,但事实证明其性能令人印象深刻。实际测试表明,该网络能够以每秒135帧的速度运行,功耗仅为86mW,内存占用仅为184kB,使无人机具备 "顶级的自主导航能力"——甚至能够计算出在飞行区周围徘徊的人类的姿势。

"[PULP-Frontnet帮助]机器人在他们面前保持一个恒定的距离。"该团队总结道。"在自主纳米无人机上解决这种HDI[人机交互]问题是物联网领域一项具有挑战性和价值的任务。这些机器人助手可以被设想为下一代无处不在的物联网设备,是人类的室内操作的理想选择。"

本文转载自光电科技情报网,信息来源EEWORLD,目的在于传播更多信息,版权归原作者所有。


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