Реализуйте свой проект по робототехнике с помощью одноплатного компьютера! Ознакомьтесь с этими мощными и универсальными вариантами.
Микрокомпьютер Raspberry Pi 5 На борту Raspberry Pi 5 уже есть четыре порта USB, беспроводные интерфейсы Wi-Fi/Bluetooth и полноценный гигабитный Ethernet, чтобы сразу приступить к работе.
При выборе процессора для сборки робота, будь то одноплатный компьютер (SBC) или микроконтроллер (MCU), полезно учитывать не только запланированные потребности, но и возможные улучшения и корректировки, которые могут появиться в ходе реализации таких проектов. Разнообразие возможных робототехнических устройств, которые вы можете создать, огромно и зависит от вашего творчества, навыков и, конечно, наличия платы, способной воплотить все ваши идеи!
Поначалу вы можете задаться вопросом, нужна ли вам вообще SBC или достаточно микроконтроллера. Хотя с микроконтроллерами возможно многое, их не всегда просто обновлять, и они имеют гораздо более ограниченную память. (Именно поэтому микроконтроллеры лучше всего подходят для менее сложных проектов, так как они имеют гораздо меньший размер и потребляют меньше энергии).
Кроме того, если вашему роботу необходимо быстро обрабатывать большое количество информации, а также хранить большое количество данных, микроконтроллер не сможет вам сильно помочь. Именно в этом случае правильный SBC может стать лучшим решением, но существует так много различных вариантов на выбор. Такие факторы, как вес, стоимость, размер, совместимость с другими электронными компонентами и энергопотребление, необходимо рассматривать в контексте вашего робота.
Найти идеальный вариант — непростая задача, а неправильный выбор может оставить вас с кучей головных болей или проблем в будущем. Не волнуйтесь, мы поможем вам найти SBC, который соответствует вашим потребностям.
Рекомендации
Сегодня на рынке представлено большое разнообразие SBC по размерам, весу, вводу/выводу, потреблению и вычислительной мощности. Каждая из этих характеристик может повлиять на вашего робота, поэтому мы собрали список с намерением представить разнообразные варианты для удовлетворения многих общих потребностей робототехнических проектов.
Не существует единственного лучшего варианта SBC для робототехники в целом. Плата, сильная в одной характеристике, обязательно будет иметь недостатки при рассмотрении других аспектов. В конце концов, производители SBC стремятся выделиться своими отличиями, и именно в этом и призвана разобраться данная статья.
С учетом проектов по робототехнике, наш список составлен с акцентом на варианты, которые экономят энергию, имеют мощную обработку данных и соответствующие функции, такие как Wi-Fi или Gigabit Ethernet.
В дополнение к представлению плат с необычными функциями, которые охватывают даже искусственный интеллект и глубокое обучение, важно, чтобы SBC для проектов робототехники имели коммуникационные порты и GPIO для подключения различных электронных компонентов, модулей и так далее. Однако это только начало возможных функций, которые следует рассмотреть.
Возможно, вам не нужны батареи для вашего робота, поскольку он стационарный, но ему требуется очень мощная обработка данных. Или вам просто нужна универсальная и компактная плата, которая не потребляет много энергии. Все будет зависеть от назначения вашего робота, но, возможно, вам лучше сделать выбор в пользу дополнительных функций, чем недооценивать свои потребности, если, конечно, ваш бюджет позволяет это сделать.
Лучшая плата для вашего проекта — это наличие всего необходимого для реализации вашей идеи, поэтому мы разберем несколько отличных вариантов SBC и посмотрим, что каждый из них может предложить. Возможно, вы не найдете очень популярную модель, но это не значит, что она не подходит для робототехники.
В заключение отметим, что мы указали официальную цену, заявленную производителями, если она доступна, но из-за дефицита микросхем она может отличаться у разных реселлеров, а запасы могут быть ограничены.
Итак, давайте перейдем к рассмотрению вариантов!
Nvidia Jetson Xavier NX
Входящий в семейство Jetson с 2018 года, этот системный модуль в сочетании с несущей платой Dev Kit обладает достаточной мощностью для запуска тяжелых приложений ИИ или одновременной работы нейронных сетей. Модуль Nvidia Xavier NX может обрабатывать до 21 триллиона операций в секунду, включая данные датчиков высокого разрешения. Сочетание шестиядерного процессора с пропускной способностью 59,7 ГБ/с и 16 ГБ памяти делает эту плату идеальной для критически важных приложений AIoT, которым требуется передовая производительность, таких как медицинские инструменты и коммерческие роботы.
Другие особенности, которые делают эту плату идеальной для робототехники, — это сочетание высокоскоростных наборов входов/выходов, таких как CSI и PCIe, низкоскоростных I2C и GPIO, поддержка облачных технологий AI Nvidia NGC и двух движков Nvidia Deep Learning Accelerators (NVDLA). Модуль SOM содержит процессор, память, накопитель eMMC и другие ключевые функции, но он может быть отсоединен от своего гнезда на несущей плате Dev Kit.
Хотя технический паспорт доступен только для разработчиков, являющихся участниками программы Nvidia, существует множество онлайн-ресурсов, где вы можете ознакомиться с общей информацией и спецификой GPIO. Имея 40 выводов, заголовок поддерживает такие протоколы, как I2C, I2S, SPI и UART.
Набор Nvidia Jetson Xavier NX Dev Kit, к сожалению, уже снят с производства, но вы все еще можете найти его у реселлеров (что также объясняет его более высокую цену). Тем не менее, модуль Jetson Xavier NX доступен.
- Процессор: 1,4-ГГц 64-битный Nvidia Carmel
- Графический процессор: 1100-МГц Nvidia
- Память: 8- или 16-Гб 128-битная LPDDR4x
- Цена: ~ 58000 ₽
- Размер: 103 x 90,5 x 34 мм
Проверить цену Nvidia Xavier NX на сайте:
Google Coral Dev Board
Созданная для создания встраиваемых систем, плата SBC для разработки Coral от Google также обладает большой вычислительной мощностью для машинного обучения и других приложений робототехники. На платформе Google Coral у вас есть доступ ко многим программным инструментам и предварительно скомпилированным моделям для создания устройств с локальным искусственным интеллектом.
Что отличает эту плату, так это ее масштабируемость от прототипа до производства. Как только у вас есть компиляция, вы можете повторить ее на нескольких модулях SOM и облегчить установку оборудования. Это также отличный вариант, если вы собираетесь использовать сервис Google, такой как TensorFlow Lite, так как вам не нужно будет создавать его с нуля, просто загрузите его в модуль. С этой платой вы также можете рассчитывать на высокоскоростной и малопотребляющий ML-инферентинг с 4 TOPS при 2 Вт.
Следуя 40-контактному стандарту, вы не будете разочарованы возможностями подключения этой платы. Порты включают ультразащищенный цифровой хост-контроллер (uSDHC), IOMUXC, UART, I2C, SPI, 16 линий GPIO с возможностью прерывания и 4 линии ШИМ. Для получения более подробной информации об аппаратном обеспечении вы также можете обратиться к техническому описанию.
- Процессор: 1,5-ГГц 64-битный NXP i.MX 8M SoC
- Графический процессор: 1-ГГц 32-битный интегрированный GC7000
- Память: 1- или 4-гигабайтная 32-битная LPDDR4
- Цена: ~ 18600 ₽
- Размер: 48 x 40 мм
Проверить цену Google Coral Dev Board на сайте:
Seeed Odyssey
Далее у нас невероятно универсальный SBC. Odyssey X86J4105 представляет собой надежный пакет, полный мощных опций, включающий даже возможность подключения к сотовой сети 5G и SIM-чип. С вычислительной мощностью для плавного запуска видео 4K на Windows 10 и Linux, эта плата действительно впечатляет. Вы также можете найти такие важные функции для робототехнических приложений, как Gigabit Ethernet и ключ M.2.
Но на этом список не заканчивается — с огромным GPIO-разъемом, состоящим из 40 совместимых с Raspberry Pi-контактов и 28 совместимых с Arduino контактов, эта карта наверняка удовлетворит многие потребности робототехники. Если вы до сих пор не определились с выбором, возможно, вам стоит посмотреть дальше.
Помимо накопителя M.2, эта плата оснащена слотом MicroSD и разъемом SATA III для подключения трех дополнительных накопителей. С этой платой вы точно не будете испытывать недостатка в пространстве. Для получения более подробной информации об этой плате вы также можете обратиться к онлайн-спецификациям.
- Процессор: 1,5 или 2,5 ГГц 32-битный Intel Celeron J4105
- Графический процессор: 600 или 750-МГц Intel UHD
- Память: 8-Гб LPDDR4
- Цена: ~ 21316 ₽
- Размер: 110 x 110 мм
Rock 5 Model B
Название Radxa происходит от латинского слова radix, означающего корень — и эта SBC уходит своими корнями глубоко в область робототехники. Впервые представленная в 2022 году Rock 5 Model B завоевала множество поклонников благодаря своим надежным функциям и большим размерам по сравнению с Raspberry Pi. Несмотря на больший размер, она не оснащена встроенными модулями Wi-Fi и Bluetooth.
На этой плате есть два слота для ключей M2 для расширения памяти и других периферийных устройств, таких как Wi-Fi и Bluetooth, а также выделенный разъем PoE, который может быть очень полезен. Несмотря на наличие двух портов HDMI, порт USB-C также можно использовать в качестве порта дисплея. Благодаря исключительной производительности видео, она произвела впечатление на поклонников эмуляторов PlayStation 2, поскольку способна запускать большинство игр с хорошей частотой кадров, хотя эта плата способна на гораздо большее.
С поддержкой 8K видео, 6 TOPS NPU, поддержкой Wi-Fi 6E и Bluetooth 5.2, эта SBC не упускает ничего. В его рукаве есть еще несколько трюков: его заголовок поддерживает широкий спектр интерфейсов, таких как UART, SPI, I2C, PCM/I2S, SPDIF, ШИМ и АЦП. Если вам интересно узнать все подробности, вы также можете обратиться к интернет-ресурсам, где можно найти информацию об аппаратном обеспечении, схемы 1.3v и разъемов GPIO.
- Процессор: 2,4-ГГц 64-битный Rockchip RK3588 SoC
- Графический процессор: 600-МГц Arm Mali G610 MP4
- Память: 4—24 Гб 64-битной LPDDR4
- Цена: ~14 990 ₽
- Размер: 100 x 74 мм
Проверить цену Rock 5 Model B на сайте:
LattePanda 3 Delta
Если вы любите Arduino, но вам нужен SBC, вы можете получить лучшее из обоих миров с LattePanda 3 Delta. Благодаря встроенному контроллеру Atmel ATmega32U4 (Arduino Leonardo) и кнопке сброса вы можете легко тестировать и изменять свои проекты на языке Python под управлением Windows 10 или Linux.
На этой плате есть много других особенностей, которые делают ее отличным выбором для робототехники, включая наличие BIOS, аналогичного BIOS обычных настольных компьютеров. Она также содержит интересный инструмент под названием Watchdog, который поможет системе перезагрузиться, если она не отвечает или падает.
Чтобы начать работу, на сайте производителя можно найти действительно интересные проекты, например программу распознавания лиц и сервер 3D-принтера и это только пара примеров.
Когда дело доходит до заголовков и контактов, вы можете ожидать 12 аналоговых входов, 23 цифровых входа/выхода (7 ШИМ), UART, I2C, SPI, аудиоразъем, 4-контактный заголовок RS232, порт вентилятора, 4-контактный 1,25 мм ШИМ 5-V, и 4-контактный заголовок питания и переключателей. Более подробную информацию о плате можно найти в руководстве и онлайн-странице спецификаций.
- Процессор: 2,9-ГГц 64-битный Intel Celeron N5105
- Графический процессор: 800-МГц Intel UHD
- Память: 8-Гб LPDDR4
- Цена: ~30 990 ₽
- Размер: 125 x 78 мм
Проверить цену LattePanda на сайте:
Khadas VIM 4
Иногда пространство ограничено, но вам все равно нужно мощное устройство. VIM4 удается преодолеть ограничения по размеру и предоставить несколько действительно крутых ресурсов. Наиболее заметными особенностями являются Wi-Fi 6, функция «Wake on Lan» и трехосевой цифровой датчик акселерометра.
Уникальной особенностью этой платы является наличие входа Mini-HDMI, в то время как другие платы имеют несколько выходов, но не имеют входов. Эта особенность, безусловно, может помочь в проектах с видеосигналом HMDI, позволяя напрямую захватывать видео с разрешением до 4Kp60.
Установить операционную систему на эту плату очень просто, поскольку плата поставляется с «OOWOW», встроенным сервисом для установки предпочитаемой ОС прямо из облака. Конечно, на ней также есть GPIO-заголовок с USB, I2C, I2S, SPDIF, UART, PWM, ADC, SWCLK и SWDIO. Безусловно стоит ознакомиться с техническими характеристиками, чтобы оценить отвечает ли эта плата всем вашим потребностям в робототехнике.
- Процессор: 2,2-ГГц 64-битный Amlogic A311D2
- Графический процессор: 800-МГц ARM Mali-G52
- Память: 8 Гб 64-битной LPDDR4X
- Цена: ~26 890 ₽
- Размер: 82 x 58 мм
Проверить цену Khadas VIM 4 на сайте:
PocketBeagle
Это вариант, который нельзя упускать из виду. Размером менее 40 мм, PocketBeagle — это недорогой полноценный Linux-компьютер с достаточной гибкостью, чтобы разрушить ограничения проекта. С 72 контактами на заголовке не будет недостатка в месте для любой детали или компонента, который требуется для вашего проекта робототехники.
Для некоторых проектов нет смысла иметь большой, мощный компьютер, который занимает место и увеличивает вес. PocketBeagle — отличный вариант, демонстрирующий, что маленькие платы могут выполнять большие задачи.
На сайте PocketBeagle можно найти множество идей классных проектов, чтобы самостоятельно изучить его возможности, например, контроллер автопилота, устройство преобразования текста в речь, четвероногий робот-паук или ЧПУ BeagleG.
На панели расширения имеется USB 2.0 OTG, 8 аналоговых входов, 44 цифровых GPIO, 3 UART, 2 I2C, 2 SPI, 4 ШИМ, 2 CAN, 23 программируемых блока реального времени (PRU), 3 входа напряжения, 2 выхода напряжения, а также входы/выходы питания и кнопки сброса. Для получения более подробной информации ознакомьтесь с техническими характеристиками.
- Процессор: 1-ГГц 32-битный Octavo Systems OSD3358
- Графический процессор: 200-МГц PowerVR SGX530
- Память: 512-МБ 16-битной интегрированной DDR3
- Цена: ~5 570 ₽
- Размер: 56 x 35 x 5 мм
Проверить цену PocketBeagle на сайте:
Asus Tinker Board 2S
Выпущенный в ноябре 2020 года, ASUS Tinker Board 2S привлек внимание своим GPU Mali-T860, предназначенным для сложной графики с поддержкой OpenGL 3.0/3.1, OpenVG 1.1, OpenCL и других фреймворков. Хотя GPU не такой мощный, как у некоторых других вариантов в списке, у этого SBC есть функции, которые могут сильно помочь в некоторых робототехнических системах, например, поддержка двойного 4K дисплея.
Возможно, вам интересно, как это возможно, когда есть только один видеовыход HDMI, но секрет в том, что порт USB-C может быть преобразован в видеовыход. Несмотря на акцент на видеопроизводительность, эта карта может оставить желать лучшего, когда дело доходит до создания играбельного эмулятора игр. Но полный набор функций в сочетании с большим заголовком дает этой плате хороший потенциал для многих других типов проектов.
С точки зрения выводов и соединений ввода/вывода, эта плата имеет Gigabit Ethernet, ключ M.2 с беспроводной связью 802.11 a/b/g/n/ac, Bluetooth 5.0 (2T2R), 28 выводов GPIO, SPI, I2C, UART, PWM, PCM/I2S, S/PDIF TX, восстановление, включение питания, отладочный UART, вентилятор постоянного тока и заголовки батарей RTC. При необходимости вы также можете обратиться к схемам или руководству пользователя для получения более подробной технической информации.
- Процессор: 2,0-ГГц 64-битный Rockchip RK3399
- Графический процессор: 800-МГц Arm Mali T860 MP4
- Память: 2- или 4-гигабайтная двухканальная LPDDR4
- Цена: ~10 470 ₽
- Размер: 85 x 56 мм
Проверить цену ASUS Tinker Board 2S на сайте:
Odroid-H3+
Благодаря впечатляющей вычислительной мощности в сочетании с хорошим выбором выводов заголовка, ODROID-H3+ призван облегчить повседневную жизнь робототехника. Не говоря уже о слотах DDR4, портах SATA III, 2,5-GB Ethernet, накопителе M2 и видеовыходе, которые делают эту плату весьма привлекательной.
Создание робота иногда означает необходимость использовать то, что у вас есть под рукой. С этой платой вы можете сделать именно это благодаря жестким дискам SATA и большому объему памяти. Несмотря на то, что внешний вид напоминает настольную плату, она способна воспроизводить видео 4K и эмулировать игры. Это может заставить вас задуматься: «Так в чем же разница между использованием компьютера и этой платы?». Ну, компьютер, конечно, будет тратить более 2 Вт в режиме простоя и гораздо больше 18 Вт при работе приложений, эмуляций и игр. Экономия энергии в роботе всегда положительна.
Как и большинство вариантов представленных в этом списке, эта плата также имеет 24-контактный заголовок GPIO для USB 3.0, USB 2.0, UART (TXD/RXD/RTS/CTS), I2C (SCL/SDA) и HDMI-CEC. Чтобы увидеть все детали этой платы вблизи, вы можете посетить Odroid Wiki и техническому паспорту.
- Процессор: 3,3-ГГц 64-битный Intel Celeron N6005
- Графический процессор: 900-МГц Intel UHD
- Память: До 64 Гб DDR4
- Цена: ~24 990 ₽
- Размер: 110 x 110 x 47 мм
Проверить цену Odroid-H3+ на сайте:
Udoo Bolt V8
Udoo Bolt V8 обладает впечатляющими робототехническими характеристиками, такими как совместимость с Arduino Leonardo и 40-контактный заголовок. Все семейство Udoo Bolt использует процессоры AMD Ryzen, а V8 оснащен графическим процессором AMD Radeon Vega 8, который обеспечивает отличные результаты в эмуляции и играх.
Bolt V8 немного больше, чем Raspberry Pi 4. Несмотря на это, ему удается обеспечить до четырех видеовыходов (два HDMI и два порта дисплея), альт-режим USB-C и интерфейс PCIe X4 Gen 3.
Что касается заголовка и соединений, на этой плате установлен микроконтроллер ATmega32U4, несколько Arduino Leonardo-совместимых входов/выходов, включая 12 аналоговых входов, 23 цифровых порта ввода/вывода (7 ШИМ), UART, I2C и SPI. На встроенном контроллере также есть доступ к 2 UART, 2 I2C, SPI, сканкоду клавиатуры, контроллеру вентилятора и 10 контактам GPIO. Более подробную информацию можно найти в руководстве и техническом паспорте Bolt.
- Процессор: 2-ГГц 64-битный AMD Ryzen V1605B
- Графический процессор: 1,1-ГГц AMD Radeon Vega 8
- Память: До 32 Гб 64-битной двухканальной DDR4 SO-DIMM
- Цена: ~51 630 ₽
- Размер: 120 x 120 мм
Проверить цену Udoo Bolt V8 на сайте:
