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瑞苏盈科专栏
我与瑞苏盈科板卡的开发故事

从“大脑”到“神经中枢”:FPGA+边缘AI正在重塑具身智能机器人底座

过去几年,机器人产业的关注点发生了明显变化。

早期大家关注机械结构、电机性能和控制算法;随后,大模型和视觉AI成为热点,让机器人开始具备理解环境的能力。

但当具身智能机器人真正从实验室走向工厂、家庭和商业场景,一个更现实的问题出现了:机器人不仅要“会思考”,更要“快速行动”。

它需要同时完成:

看见——通过摄像头、激光雷达、触觉传感器理解环境;

思考——利用AI模型完成任务判断和路径规划;

行动——控制数十个关节精准运动,并保证安全可靠。

这三个环节,对硬件提出了完全不同的要求。

AI推理需要高算力,而运动控制需要确定性和低延迟,单纯依靠CPU或GPU,很难同时满足这两类需求。因此,一种新的机器人计算架构正在形成:边缘AI负责“思考”,FPGA负责“行动”。

而这正是 瑞苏盈科(Enclustra)近年来重点布局的方向。

图源:AI生图

FPGA+边缘AI:具身智能机器人的新型计算架构

瑞苏盈科(Enclustra)长期专注FPGA嵌入式计算平台,其面向机器人领域推出的核心思路,并不是替代AI芯片,而是重新划分机器人计算任务。

通过两类硬件平台:

  • Mercury / Pluto Zynq UltraScale+ MPSoC系列
  • Modalix SAI50 Physical AI边缘AI模组

分别承担机器人控制和智能推理任务。形成:AI感知层 + 实时控制层的双层架构,这种架构更接近机器人实际运行需求。

Mercury Zynq MPSoC:打造机器人的实时运动控制中枢

对于机器人来说,真正困难的部分往往不是识别一个物体,而是让机械结构稳定完成动作。

比如:

人形机器人保持平衡;

机械臂精准抓取;

移动机器人高速避障;

工业机器人完成高重复精度动作。

这些任务都要求极低延迟。

Mercury系列基于 AMD Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC,将ARM处理器与FPGA可编程逻辑结合。

其中:

ARM负责Linux系统、通信和上层任务;

R5实时处理器负责实时控制;

FPGA逻辑负责高速并行计算。

这种架构最大的价值,是让关键控制环节摆脱软件调度。

例如电机控制、编码器采集、传感器融合等任务,可以直接在FPGA硬件逻辑中完成。对于机器人而言,这意味着:

更快响应;

更稳定控制;

更低延迟。

面向人形机器人的多关节控制

未来人形机器人最大的挑战之一,是全身运动控制,几十个关节同时工作,需要大量实时数据处理。传统方案通常依赖MCU或者CPU软件循环控制,系统复杂度越高,实时性压力越大。

而基于FPGA的方案,可以并行处理:

  • IMU惯导数据
  • 力矩传感器
  • 编码器反馈
  • 电机控制算法

让多个控制环路同时运行,这对于机器人行走稳定性、抓取精度都有直接影响。

面向工业场景的长期稳定运行

机器人最终需要进入真实环境。工厂、高温车间、户外巡检、矿山、冷链等场景,对硬件可靠性要求远高于消费电子。瑞苏盈科(Enclustra)工业级模组支持-40℃~85℃工作范围,并提供长期供货能力。这类设计更符合工业机器人的生命周期需求,因为机器人不是手机,产品一旦部署,通常需要运行多年。

Modalix SAI50:让机器人拥有本地AI“大脑”

如果说Mercury解决机器人“动作”的问题,那么Modalix解决的是机器人“理解”的问题。这是瑞苏盈科(Enclustra)与SiMa.ai合作推出的Physical AI边缘AI模组。该平台提供50TOPS INT8 AI算力,功耗控制在5~10W。它针对的是下一代机器人对本地智能的需求。

未来机器人不会只是执行固定程序,而需要:

理解人的指令;

识别复杂环境;

根据情况自主调整动作。

这些都需要AI模型在本地运行。

多模态视觉,让机器人真正感知环境

具身智能机器人的核心能力之一,就是感知。

它需要同时处理:

RGB视觉;

深度信息;

红外数据;

空间定位。

Modalix SAI50支持多路MIPI视觉输入,并集成AI推理能力,可以完成:

目标检测;

图像分割;

视觉理解。

相比把所有数据上传云端,本地AI推理能够降低延迟,同时提升数据安全。

支撑机器人本地大模型交互

随着大语言模型进入机器人领域,机器人正在从“程序控制”向“智能交互”转变。

Modalix高内存版本支持本地运行7B、13B级别模型,可以用于:

自然语言交互;

任务理解;

环境分析。

这意味着机器人可以减少对云端的依赖,在网络不稳定甚至离线环境下保持工作能力。

双模组融合:打造完整具身智能闭环

真正高端的具身智能机器人,不会只是依靠单颗芯片,未来更可能采用:Modalix SAI50 + Mercury Zynq MPSoC这样的组合。

其中:

Modalix负责:

  • AI模型运行
  • 视觉理解
  • 语言交互
  • 环境分析

Mercury负责:

  • 电机控制
  • 实时反馈
  • 安全保护
  • 设备通信

两者协同,实现机器人完整闭环:看到环境 → 理解任务 → 生成决策 → 精准执行。

这也是目前工业人形机器人和高端服务机器人更需要的计算架构。

为什么机器人时代仍需要FPGA?

很多人认为,随着AI算力不断提升,GPU可以解决机器人所有问题。但实际上,机器人和服务器AI存在本质区别。

服务器关注:

模型规模;

计算吞吐;

数据处理能力。

机器人关注:

实时响应;

确定性控制;

长期稳定运行。

机器人关节不会等待GPU完成一次计算后再行动,它需要的是:毫秒甚至微秒级反馈。这正是FPGA长期存在的价值。它不是和GPU竞争AI算力,而是在机器人系统中承担GPU无法替代的实时控制角色。

为了更直观地理解不同硬件架构在机器人场景中的差异,可以从几个关键指标进行对比:

对比维度Enclustra Mercury Zynq 模组Enclustra Modalix SAI50英伟达 Jetson Orin Nano Super
核心算力FPGA 并行实时控制 + ARM 多核50TOPS AI 算力(5–10W)67TOPS AI 算力(7–15W)
运动控制能力硬件 FOC / 三电平伺服,微秒闭环仅 AI 推理,无硬件运动加速软件运动控制,延迟高
最大内存8GB ECC DDR432GB LPDDR5(本地跑 13B 大模型)最高 8GB,大模型需外接 SSD
工业温度-40~85℃原厂工业款-40~85℃原厂工业款仅商用 0~60℃,无原厂宽温型号
多相机通道多路 MIPI 并行硬件采集4 路独立 MIPI仅 2 路 MIPI
功耗表现中低功耗,无强制散热超低功耗≤10W满载最高 15W,散热压力大
核心定位机器人底层运动控制核心轻量化具身 AI 感知大模型核心通用边缘视觉,无实时控制能力

从对比可以看到,三类平台并不是简单的替代关系。

Jetson等GPU平台在视觉AI领域拥有成熟生态,适合快速部署边缘推理任务;但对于需要高实时性的机器人系统而言,仅依靠GPU并不能解决运动控制问题。

瑞苏盈科(Enclustra)的思路则是进行能力分层:Mercury负责机器人的“神经反射”,Modalix负责机器人的“大脑思考”。前者利用FPGA硬件并行能力,实现电机控制、传感器采集、安全逻辑等实时任务;后者利用边缘AI算力完成视觉理解、大模型推理和人机交互。

这种软硬协同架构,更贴近未来具身智能机器人的实际需求。尤其是在工业人形机器人、多关节机械臂、户外巡检机器人等场景中,机器人不仅需要更高的AI能力,更需要一个能够长期稳定运行、快速响应的硬件底座。

这也是为什么,FPGA正在重新成为具身智能时代的重要技术路线。

从“AI模型”到“机器人落地”,硬件底座正在成为关键

具身智能的发展,正在进入新的阶段。

过去几年,行业关注的是“大模型有多强”。

未来几年,竞争焦点可能转向:谁能让模型稳定运行在机器人身体里。

从感知到决策,从控制到执行,机器人需要的是完整系统能力。

瑞苏盈科(Enclustra)通过FPGA实时控制平台和Physical AI边缘计算平台,提供了一条软硬协同的技术路径:让机器人不仅能够理解世界,也能够精准行动

对于正在走向产业化的具身智能机器人而言,真正决定未来的,或许不是单纯更大的模型,而是一套更可靠、更实时、更贴近真实环境的硬件底座。

文章来源:瑞苏盈科