ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МОДУЛИ COM-EXPRESS НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ ЭЛЬБРУС ДЛЯ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ

  • Н.А. Бочаров ПАО «ИНЭУМ им. И.С. Брука»
  • А.В. Глухов ПАО «ИНЭУМ им. И.С. Брука»
  • Н. Б. Парамонов ПАО «ИНЭУМ им. И.С. Брука»
Ключевые слова: Бортовые вычислительные комплексы, робототехника, COM-Express, Эльбрус, техническое зрение

Аннотация

Исследования в области создания специализированных вычислительных комплексов
для роботов ведутся во многих мировых научных центрах и в том числе в нашей стране.
Развитие возможностей сенсорных систем, систем глобальной навигации, рост вычисли-
тельной мощности и совершенствование алгоритмов позволяют создавать бортовые вы-
числительные комплексы, обладающие широкими интеллектуальными возможностями.
Важной, но нерешенной проблемой остается оснащение таких вычислительных комплек-
сов микропроцессорами отечественного производства. Необходимость учета предельных
массогабаритных характеристик, требований к системе охлаждения вычислительного
комплекса, требований к бортовой электросети и потребляемой мощности, требований к
производительности и к внешним интерфейсам обуславливают сложность и дороговизну
разработки бортовых вычислительных комплексов. Отсутствие унификации вычисли-
тельных модулей при разработке создает дополнительные сложности для разработчиков
робототехнических комплексов, повышает конечную стоимость робототехнических ком-
плексов и усложняет его модернизацию. Использование стандартизированного форм-
фактора типа COM-Express позволяет разделить бортовой вычислительный комплекс на
универсальную высокотехнологическую системную часть и плату-носитель. Микропроцес-
сор, контроллер периферийных интерфейсов, оперативная память и жесткий диск разме-
щаются на системном модуле, который выпускается большим тиражом и может быть
заменен на более новый при появлении новых поколений отечественной вычислительной
техники. Плата-носитель в свою очередь проста в разработке и дешева в производстве, а
по своим характеристикам может быть скомпонована для конкретного робототехниче-
ского комплекса. В данной статье рассмотрены вычислительные модули в формате COMExpress
на базе отечественных микропроцессоров Эльбрус. Показана их применимость для
создания перспективных бортовых вычислительных комплексов. Полученные авторами
результаты говорят о перспективах импортозамещения в области робототехники.

Литература

1. Romanov A.M. Obzor apparatno-programmnogo obespecheniya sistem upravleniya robotov
razlichnogo masshtaba i naznacheniya. Ch. 3. Ekstremal'naya robototekhnika [Review of
hardware and software control systems for robots of various sizes and purposes. Part 3. Extreme
robotics], Rossiyskiy tekhnologicheskiy zhurnal [Russian technological journal], 2020,
Vol. 8, No. 3 (35), pp. 14-32. DOI: 10.32362/2500-316X-2020-8-3-14-32.
2. Bychkov I.N., Lobanov I.N., Molchanov I.A. Resheniya po vklyucheniyu sredstv zashchity
informatsii v vychislitel'nye kompleksy na osnove platformy "El'brus" [Solutions for the inclusion
of information security tools in computing complexes based on the Elbrus platform],
Nanoindustriya [Nanoindustry], 2020, Vol. 13, No. S4 (99), pp. 103-104. DOI: 10.22184/
1993-8578.2020.13.4s.103.104.
3. Bocharov N.A. Programmno-apparatnaya platforma "El'brus" dlya resheniya zadach
iskusstvennogo intellekta [Software and hardware platform "Elbrus" for solving artificial intelligence
problems], Nanoindustriya [Nanoindustry], 2021, Vol. 14, No. S7 (107), pp. 638-640.
DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.7s.638.640.
4. Chuchko P.A., Bychkov I.N., Panchenko E.G. Problema unifikatsii moduley na osnove
protsessora "El'brus-2S3" [The problem of unification of modules based on the processor "Elbrus-
2C3"], Nanoindustriya [Nanoindustry], 2021, Vol. 14, No. S7(107), pp. 96-97. DOI:
10.22184/1993-8578.2021.14.7s.96.97.
5. Dashevskiy V.P., Bizin M.M. Obzor vozmozhnostey bortovykh vychisliteley na osnove
SMARC-moduley dlya robototekhnicheskikh kompleksov [Overview of the capabilities of
onboard computers based on SMART modules for robotic complexes], Doklady Tomskogo
gosudarstvennogo universiteta sistem upravleniya i radioelektroniki [Reports of Tomsk State
University of Control Systems and Radioelectronics.], 2015, No. 3 (37), pp. 91-96.
6. Afonin D. Novosti s rynka vstraivaemykh sistem: nastuplenie COM Express prodolzhaetsya
[News from the embedded systems market: COM Express offensive continues], Komponenty i
tekhnologii [Components and Technologies], 2007, No. 4 (69), pp. 138-141.
7. Available at: http://www.mcst.ru/e4c-com.
8. Available at: http://www.sm1820.ru/2018/09/04/mp18/.
9. Available at: http://www.sm1820.ru/2021/12/10/e2c3-com/.
10. Bocharov N.A., Zuev A.G., Slavin O.A. Proizvoditel'nost' mikroprotsessora El'brus-8SV dlya
resheniya zadach tekhnicheskogo zreniya v usloviyakh ogranicheniy energopotrebleniya [The
performance of the Elbrus-8C V microprocessor for solving problems of technical vision in
conditions of limited energy consumption], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya
SFedU. Engineering Sciences], 2021, No. 1 (218), pp. 259-271.
11. Bocharov N.A. Modelirovanie algoritmov katastrofoustoychivosti grupp robotov na
programmno-apparatnoy platforme "El'brus" [Modeling of algorithms for disaster tolerance of
groups of robots on the software and hardware platform "Elbrus"], Radiopromyshlennost' [Radio
industry], 2019, No. 3, pp. 8-14. DOI: 10.21778/2413-9599-2019-29-3-8-14.
12. Suman Harapanahalli, Niall O Mahony, Gustavo Velasco Hernandez, Sean Campbell, Daniel
Riordan, Joseph Walsh. Autonomous Navigation of mobile robots in factory environment,
Procedia Manufacturing, 2019, Vol. 38, pp. 1524-1531. SSN 2351-9789. Available at:
https://doi.org/10.1016/j.promfg.2020.01.134.
13. Pileun Kim, Jisoo Park, Yong K. Cho, Junsuk Kang, UAV-assisted autonomous mobile robot
navigation for as-is 3D data collection and registration in cluttered environments, Automation
in Construction, 2019, Vol. 106, 102918. ISSN 0926-5805. Available at: https://doi.org/
10.1016/j.autcon.2019.102918.
14. Pieter M. Blok, Koen van Boheemen, Frits K. van Evert, Joris IJsselmuiden, Gook-Hwan Kim.
Robot navigation in orchards with localization based on Particle filter and Kalman filter, Computers
and Electronics in Agriculture, 2019, Vol. 157, pp. 261-269. ISSN 0168-1699. Available
at: https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.12.046.
15. Vasiliki Balaska, Loukas Bampis, Moses Boudourides, Antonios Gasteratos. Unsupervised
semantic clustering and localization for mobile robotics tasks, Robotics and Autonomous Systems,
2020, Vol. 131, 103567. ISSN 0921-8890. Available at: https://doi.org/10.1016/
j.robot.2020.103567.
16. Pieter M. Blok, Koen van Boheemen, Frits K. van Evert, Joris IJsselmuiden, Gook-Hwan Kim.
Robot navigation in orchards with localization based on Particle filter and Kalman filter, Computers
and Electronics in Agriculture, 2019, Vol. 157, pp. 261-269. ISSN 0168-1699. Available
at: https://doi.org/10.1016/j.compag.2018.12.046.
17. Chaymaa Lamini, Said Benhlima, Ali Elbekri. Genetic Algorithm Based Approach for Autonomous
Mobile Robot Path Planning, Procedia Computer Science, 2018, Vol. 127, pp. 180-189.
ISSN 1877-0509. Available at: https://doi.org/10.1016/j.procs.2018.01.113.
18. Haitao Zhao, Lingchu Mao, Jibo Wei. Coverage on demand: A simple motion control algorithm
for autonomous robotic sensor networks, Computer Networks, 2018, Vol. 135, pp. 190-200. ISSN
1389-1286. Available at: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2018.02.004.
19. Guilherme Maeda, Okan Koç, Jun Morimoto. Phase portraits as movement primitives for fast
humanoid robot control, Neural Networks, 2020, Vol. 129, pp. 109-122. ISSN 0893-6080.
Available at: https://doi.org/10.1016/j.neunet.2020.04.007.
20. Bocharov N.A., Paramonov N.B., Alexandrov A.V., Slavin O.A. Solving of tasks of cognitive control
a robots group in multi-core microprocessors "Elbrus", CEUR Workshop Proceedings : Selected
Papers of the 2nd International Scientific Conference "Convergent Cognitive Information Technologies",
Convergent 2017, Moscow, 24–26 November 2017. Moscow, 2017, pp. 234-244.
21. Bocharov N.A., Gladkikh A.S., Paramonov N.B., Senchenkov S.V. Vozmozhnosti
mikroprotsessorov El'brus-8S i El'brus-8SV dlya resheniya zadach robototekhniki [Possibilities
of microprocessors Elbrus-8C and Elbrus-8SV for solving robotics problems], Robotizatsiya
Vooruzhennykh Sil Rossiyskoy Federatsii: Sb. statey V voenno-nauchnoy konferentsii, Anapa,
29–30 iyulya 2020 goda [Robotization of the Armed Forces of the Russian Federation: Collection
of articles of the V Military Scientific Conference, Anapa, July 29-30, 2020]. Anapa: Federal'noe
gosudarstvennoe avtonomnoe uchrezhdenie "Voennyy innovatsionnyy tekhnopolis "ERA",
2020, pp. 71-83.
Опубликован
2022-04-21
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ V. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗРЕНИЕ