Srovnání robotických platforem

Mini počítače

BeagleBone
  • Počítač velikosti kreditní karty s možností spuštění Linuxu
  • Cena 89USD což je přibližně 1674Kč
  • Procesor AM 335x 720MHz ARM
  • 256MB DDR2 RAM
  • 3D grafická akcelerace
  • 2x PRU 32-bit mikrokontrolery [1]
  • Konektory Ethernet, USB, microSD
  • 2×46 pinový konektor s vyvedeným seriovým portem , SPI, I2C, CAN, GPIO(65)
  • Možnost připojení rozšiřujících desek
  • Více na oficiálních stránkách [2]
BeagleBone Black
  • Počítač velikosti kreditní karty s možností spuštění Linuxu
  • Cena 45USD což je přibližně 846Kč
  • Procesor AM335x 1GHz ARM
  • 512MB DDR3 RAM
  • 2GB flash paměti
  • 3D grafická akcelerace (SGX530 Graphics Engine)
  • NEON [3] akcelerace pro čísla s plovoucí desetinou čárkou
  • 2x PRU 32-bit mikrokontrolery [4]
  • Konektory Ethernet, USB, HDMI, microSD
  • 2×46 pinový konektor s vyvedeným seriovým portem , SPI, I2C, CAN, GPIO(69)
  • Možnost připojení rozšiřujících desek
  • Více na oficiálních stránkách [5]
Raspberry Pi model B
  • Počítač velikosti kreditní karty s možností spuštění Linuxu
  • Cena 35USD což je přibližně 658Kč
  • Procesor ARM1176JZ-F 700MHz (s chladičem možnost až 1GHz)
  • 512MB SDRAM
  • 3D grafická akcelerace (Dual Core VideoCore IV® Multimedia Co-Processor)
  • Konektory Ethernet, USB, HDMI, Composite video, 3.5mm jack, SD
  • 26 pinový konektor s vyvedeným seriovým portem , SPI, I2C, GPIO(8)
  • Možnost připojení rozšiřujících desek
  • Velká komunita okolo
  • Více na oficiálních stránkách [6] případně na komunitní wiki [7]
Gumstix
  • DuoVero
    • Procesor Texas Instruments OMAP4430 Dual Cortex™-A9
    • Paměť 512MB nebo 1GB RAM
    • Grafika integrated POWERVR™ SGX540 graphics core
    • Cena 169USD přibližně 3200Kč
    • 70 pinový konektor pro rozšíření (nelze připojit přímo kabely na propojení)
    • Málo rozšiřujících desek
  • Overo
    • Různé procesory rychlost až 1GHz
    • 512MB nebo 256MB RAM
    • Některé mají již bezdrátovou komunikaci
    • SD karta pro OS
    • Cena 109USD až 229USD přibližně 2050Kč až 4300Kč
    • více rozšiřujících desek některé speciálně pro robotiku
  • Více na oficiálních stránkách [8]
Intel Galileo
  • Procesor Intel® Quark SoC X1000 400Mhz
  • Kompatibilní s Arduino Uno R3 rozšiřujícími deskami a také s vývojovým prostředím pro Arduino
  • Obsahuje mini-PCI Express slot, 100Mb Ethernet, Micro SD, RS-232, USB, 14 GPIO (6 lze použít jako PWM), 6 pinů ADC, I2C, TWI a SPI
  • Více na oficiálních stránkách [9]

Tabulka srovnání klíčových funkcí

Název Typ a frekvence čipu Pamět RAM GPIO UART I2C SPI CAN PWM ADC USB Ethernet Uložiště Ostatní Cena
BeagleBone ARM Cortex-A8 720MHz 256MB DDR2 66 5 2 1 1 8 8 1 10/100 RJ45 microSD 1674Kč
BeagleBone Black ARM Cortex-A8 1GHz 512MB DDR3 66 5 2 1 1 8 8 1 10/100 RJ45 microSD, eMMC flash 2GB 846Kč
Raspberry Pi model B ARM11 700 MHz 512MB 8 1 1 1 0 1 Ne 2 10/100 RJ45 SD 658Kč
Gumstix DuoVero Dual-core TI Processor 1GHz 1GB Ano 3 2 2 Ne Ano Ano Ne Ne microSD Wifi, Bluetooth rozšiřující moduly 3200Kč
Gumstix Overo ARM® Cortex™-A8 až 1GHz 256MB nebo 512MB Ano Ano Ano Ano Ne 6 6 Ne Ne microSD Velmi malá velikost jako AA baterie 2000Kč až 4000Kč
Intel Galileo Intel® Quark SoC X1000 400Mhz 512KB SRAM 14 1 1 1 NE 6 6 1 10/100 RJ45 512KB for sketch Není zatim uvedena

Ano - Platforma danou věc obsahuje, ale nepovedlo se najít bližší specifikaci.
Ne - Platforma danou věc neobsahuje.

Microprocesory

Využití s RTOS jako řídící logika pro HW, která bude obstarávat nízkoúrovňové ovládání a vyčítání senzorů s jednoduchým zpracováním. Nad microprocesorem bude vyšší vrstva zajišťující složitější operace jako zpracování obrazu, lokalizace, plánování atd.

Atmel Arm-based solution
  • Lze vybrat různě výkonný HW s různýma periferiema
  • Dle typu se cena za evalution kit pohybuje od 39USD do 595USD
  • Rychlost od 40MHz po 120MHz
  • Možnost 3D akcelerace a FPU
  • MCU může mít USB, Ethernet, CAN, TFT LCD řadič atd.
  • Nasazení s RTOS nebo Atmel poskytuje zdarma Linuxové distribuce případně Android
  • Více na oficiálních stránkách [10]
STM32 discovery kity
  • Lze vybrat různě výkonný HW s různýma periferiema
  • Dle typu se cena za discovery evalution kit pohybuje okolo 12USD což je přibližně 225Kč
  • Rychlost od 32Mhz po 168Mhz
  • Možnost FPU
  • MCU s vyvedenymi piny, programátorem a pár drobnostmi (akcelerometr, audio senzor atd.)
  • MCU může mít USB, Ethernet, CAN atd. pro některé je nutnost koupit další desku případně vytvořit
  • Nasazení s RTOS
  • Více na oficiálních stránkách [11]
Arduino
  • Otevřený HW s propracovaným frameworkem pro snadné používání
  • Procesor ATmega většinou na 16MHz některé pouze 8Mhz
  • Spousta rozšiřujících desek, které přidávají možnosti jako ethernet, wifi, ovládání motorů atd.
  • Cena se pohybuje okolo 400Kč za desku
  • Více variant dle velikosti a použitého procesoru
  • Velký počet návodů a konstrukcí
  • Silná komunita
  • Více na oficiálních stránkách [12]
.NET Gadgeteer
  • HW s frameworkem založeným na .NET a jazyku C#
  • Založený na desce s ARM procesorem buď 72MHz nebo 240Mhz
    • Podpora TCP/IP stack, I2C, PWM, SPI, UART, RT hodiny
    • 4-bit SD karta
  • Využívá Visual C# 2010 či 2012 a .NET Micro Framework
  • Spousta připojitelných modulů
  • Cena 80USD nebo 119USD což je přibližně 1500Kč nebo 2230Kč
  • Více na oficiálních stránkách [13]
Tinkerforge
  • Skládá se z kostek které lze na sebe štosovat a každá rozšiřující kostka má svůj jednoduchý úkol jako řízení motorů, serva atd.
  • Spojení s počítačem buď usb nebo pomocí rozšiřující kostky bezdrátově či ethernet atd.
  • Řídící kostky obsahují arm čipy Atmel ATSAM3S4C
  • Cena řídící kostky je 39USD a rozšiřující se pohybují v podobných cenách
  • Spousta rozšiřujících kostek
  • Nejsou u řídící desky vyvedeny žádné signály kromě štosovacích konektorů a usb
  • Možnost programovat v nejrůznějších jazycích C/C++, C#, Java, PHP atd.
  • Poměrně nové ještě se dotváří SW
  • Více na oficiálních stránkách [14]

Stavebnice

Lego EV3
  • Jednoduché použití a rychlá stavba robota
  • Procesor ARM9 300 MHz
  • Cena v čechách 9999Kč
  • Postaveno nad Linuxem lze komunikovat s Applem či Androidem
  • Komunikace po uartu s periferiema až 4 senzory
  • Možnost 4 motorů s enkodéry
  • Obsahuje Wifi, Micro SD, Display a Bluetooth
  • Základní senzory jako ultrazvukový dálkoměr, gyroskop, barevný senzor atd.
  • Poměrně křehká konstrukce robota a nehodící se k venkovnímu použití
  • Jednoduché použití a odstínění od nízkoúrovňových záležitostí
  • Více na oficiálních stránkách [15]
Fischer technic
  • Stavebnice podobná legu
  • Cena stavebnic okolo 4000Kč
  • Pro robotiku je zde ROBO TX controller
    • Procesor ARM9 200MHz
    • 8 univerzálních vstupů, 4 vstupy s počítadly
    • 4 motorové výstupy 9V a 250mA
    • Možnost rozšíření přes sběrnice I2C nebo RS485
    • Displej, USB
  • V rámci stavebnic různé senzory a pohonné jednotky
  • Vlastní grafický programovací SW
  • Více na oficiálních stránkách [16]
Vex Robotics
  • Stavebnice podobná merkuru
  • Kity obsahují různé počty motorů a typy senzorů
  • Postaveno na kostce VEX Cortex Microcontroller
    • procesor ST ARM Cortex-M3 90MIPS
    • 8 portů pro 3 drátové motory a 2 porty pro 2 drátové motory
    • I2C port pro komunikaci se senzory
    • UART pro LCD display
    • Digital/Analog vstupní piny s interrupty
  • Programování robota je řešeno pomocí ROBOTC [17]
  • Více na oficiálních stránkách [18]

SoC FPGA + ARM

National Instruments
  • myRIO
    • Dvoujádrový ARM® Cortex™-A9 667MHz a Xilinx FPGA
    • Bezdrátová komunikace, USB, digitální i analogový vstupy a výstupy, akcelerometr, uart
    • Existence knihoven a tutoriálů pro snadné použití
    • Tvorba programů v LabView pomocí grafického programování a možnosti psaní kódu i v klasických programovacích jazycích
    • Více na oficiálních stránkách [19]
Terasic SoCKit board
  • Dual-Core ARM Cortex™-A9 800MHz a FPGA Cyclone V SX SoC
  • 1GB DDR3 SDRAM pro ARM i FPGA
  • Cena 299USD což je přibližně 5600Kč
  • Obsahuje slot pro microSD, USB, Ethernet 1000/100/10, display atd.
  • Možnost připojení rozšiřujících desek
  • Více na oficiálních stránkách [20]
Xilinx Zynq SoC
  • Dual-Core ARM Cortex™-A9 a FPGA
  • Obsahuje I2C, SPI, CAN, UART, GPIO, USB atd.
  • Vysoká cena za vývojový kit 895 USD což je přibližně 16800Kč
  • Lze použít Xilinx SDK postavený nad eclipsy
  • Vlastní ekosystém s velkou podporou a možností nasazení různých OS
  • Více na oficiálních stránkách [21]

SmartPhone

  • Dostupné lze použít svůj telefon
  • Nutnost použít další elektroniku pro nízko úrovňové ovládání motorů, enkodérů atd.
  • Lze vytvářet vyšší logiku ve skriptovacích jazycích jako Python
  • Možnost použít frameworky pro snadnější a rychlejší prototypování jako Processing [22]
  • Ovládání může být přes mobilní internet případně Wifi
  • Vysoký grafický i výpočetní výkon rovnou s displejem
  • Není zaručeno, že OS nezamrzne případně můžou nastat velké prodlevy ve zpracování a posílání informací
  • Komunikace s nízkoúrovňovou deskou se většinou řeší pomocí bluetooth, wifi či speciálního kabelu, který poskytne sériovou komunikaci

Tablety

  • Použití pro vyšší logiku robota
  • Vyšší výkon a paměť RAM s rozumnou cenou
  • Nižší hmotnost než notebook a snadnější uložení na robota
  • Dotykový displej se hodí pro interaktivní ovládání nebo zadávání informací před startem robota případně pro zobrazování údajů během vykonávání
  • Nutnost použít další elektroniku pro nízko úrovňové ovládání motorů, enkodérů atd.
  • Lze vytvářet vyšší logiku ve skriptovacích jazycích jako Python
  • Možnost použít frameworky pro snadnější a rychlejší prototypování jako Processing [23]
  • Není zaručeno, že OS nezamrzne případně můžou nastat velké prodlevy ve zpracování a posílání informací

Notebook, Laptop, Ultrabook atd.

  • Vysoký výkon procesoru
  • Dostatek RAM paměti i úložné paměti
  • Nutnost další desky pro nízkoúrovňové ovládání elektroniky s propojením k PC
  • Možnost přímo ladit a upravovat kód robota
  • Nespočet frameworků pro robotiku
  • Lze rozšířit o většinu běžně používaných sběrnic a komunikací přes USB to CAN atd.
  • Vlastní napájení, které vydrží v řádu hodin
  • Vysoká cena, velikost i hmotnost nutnost většího robota, který tuto zátěž uveze

Routery a jiné s Linuxem

  • Využití routerů a jiných hw platforem na které se nahraje linux
  • Nižší cena a malá velikost s poměrně dostatečným výkonem
  • Běží OS Linux lze použít knihovny, POSIX API a balíčkové služby
  • Router má UART, USB porty, GPIO, I2C a LAN porty takže je vhodný na připojení k
  • Použitý zástupce Edimax BR-6104KP s frekvencí 175Mhz [24]
Reference