NVIDIA($NVDA), Holoscan 5 ile robot kolu kontrol örneği yayımladı

NVIDIA($NVDA), robot kolu için yerçekimi telafisi kontrol döngüsünü Holoscan 5 SDK ile kuran örnek uygulamayı 9 Kasım'da yayımladı. Uygulama, eklem durumlarını okuyup kolun ağırlığını taşıyacak torku hesaplıyor ve motorlara komut gönderiyor.

NVIDIA, teknik blogunda, Seeed Studio'nun reBot Arm B601-DM modeli üzerinde aynı kontrol akışını Python ve C++ ile uyguladığını belirtti. Yerçekimi telafisi, robot kolu pozisyon değiştirirken motorların kolun ağırlığını desteklemesi için gereken torku hesaplayan bir kontrol yöntemi. Örnekte motorlar, bir kişi kolu eliyle hareket ettirirken onu destekliyor.

Kontrol döngüsü üç operatörden oluşuyor: eklem durumunu okuma, yerçekimi torkunu hesaplama ve motora komut gönderme. Hesaplama aşamasında Pinocchio, robotun yapısını ve kütlesini tanımlayan URDF modelini kullanarak her eklem için yerçekimi torkunu buluyor.

Üç operatör tek bir kontrol bölümünde sırayla çalışıyor; böylece aşamalar arasında iş parçacıkları üzerinden veri aktarımına gerek kalmıyor. Kuyrukta en güncel durum tutuluyor ve eski gözlemlerin birikmesi önleniyor. Çalıştırmadan önce grafik bağlantıları ve ayarlar denetlenebiliyor. NVIDIA'nın teknik kılavuzuna göre Nsight Systems ile her aşamanın gecikmesi ve döngü sürelerindeki değişim incelenebiliyor.

Eklem durumunu okuma işlemi 2,5 milisaniyede bir başlayacak şekilde ayarlandı; bu saniyede 400 kez çalışmaya karşılık geliyor. Ancak bu, gerçek donanımın durum güncellemelerini her zaman aynı aralıkla yaptığı anlamına gelmiyor. NVIDIA'nın teknik kılavuzu, çalışma geciktiğinde biriken döngülerin birlikte işlenebileceğini belirtiyor.

NVIDIA'nın açıkladığı p99,99 gecikme süresi, CPU sabitleme ve yalıtımı öncesinde ve sonrasında C++ uygulamasında sırasıyla 86,6 ve 17,2 mikrosaniye oldu. Python uygulamasında süre 1.373,5 mikrosaniyeden 142,6 mikrosaniyeye düştü. Şirket, bu sonuçları sırasıyla yaklaşık 5 kat ve 9,6 kat iyileşme olarak bildirdi. (NVIDIA teknik blogu)

Karşılaştırma testlerinde her yapılandırmada 1 milyondan fazla kontrol döngüsü ölçüldü ve ilk 10 saniye değerlendirme dışı bırakıldı. Kontrol iş parçacığı belirli bir CPU çekirdeğine sabitlendi; yardımcı ve profil oluşturucu iş parçacıkları başka çekirdeklere yerleştirildi. Ardından iki fiziksel çekirdek diğer uygulamalardan yalıtıldı. Ölçüm, ilk operatörün çalışmaya başlamasıyla son operatörün çalışmaya başlaması arasındaki süreyi kapsıyor.

Bu ölçüme motora komut gönderme süresi veya sensörden motora kadar geçen toplam süre dahil değil. Dolayısıyla açıklanan değerler yalnızca kontrol döngüsündeki operatörler arasındaki süreyi gösteriyor; gerçek cihazın toplam tepki süresiyle aynı kapsamda değil. (NVIDIA teknik kılavuzu)

Örnek uygulama x86 tabanlı Ubuntu 24.04, Jetson Orin Nano ve Jetson Thor üzerinde denendi. Python örneğini çalıştırmak için Linux ve Python 3.12 veya üzeri gerekiyor.

NVIDIA, Holoscan 5'i 20 Ekim'de duyururken çalışma zamanını ve yürütme ile yapılandırma API'lerini yeniden düzenlediğini açıkladı. Şirket, sensör işleme ve kontrol görevlerinin aynı SDK içindeki operatör ve grafik yapısıyla kurulabildiğini belirtti. Robot kolu örneği bu yapıyı gerçek donanımda uyguluyor. (Holoscan 5 duyurusu)

Gerçek cihazlarda geri bildirim verilerinin güncelliği ve durdurma prosedürü önem taşıyor. Varsayılan motorbridge sürücüsü, alım zaman damgası veya paket numarası olmadan saklanan geri bildirim verisini döndürüyor. Geri bildirim akışı kesilse bile komut gönderimi sürerse eski eklem durumu kullanılabilir.

Komut grubu varsayılan 100 milisaniyelik gözetim süresi içinde tamamlanmazsa izleyici grafiği durduruyor ve motorları devre dışı bırakmayı deniyor. Ancak bu izleyici, geri bildirim verisinin güncellenmemesini tek başına algılamıyor. (NVIDIA teknik kılavuzu)

Kontrol durduğunda motorların ağırlık desteği kesileceği için kol düşebilir. Eğitim kılavuzu, çalıştırmadan önce kolun güvenli ana konuma getirilmesini ve normal kapatma öncesinde elle bu konuma döndürülmesini öneriyor. (NVIDIA teknik kılavuzu)