FPGAs helfen Designern, mit KI (Künstlicher Intelligenz) und Robotik Schritt zu halten
Ursprünglich als Artikel und Blog von DigiKey / Pete Bartolik am 16.7.2026
Zukunftssichere Anwendungen sind in der schnelllebigen Welt der Künstlichen Intelligenz (KI) und Robotik von entscheidender Bedeutung. Wer sich heute für ein System-on-Chip (SoC) entscheidet, bedeutet das oft, darauf zu wetten, daß ein Roboter in zwei Jahren keine andere Kameraschnittstelle, kein schnelleres KI-Modell oder eine zusätzliche Motorachse benötigt. Altera möchte diesen Kreislauf mit Silizium durchbrechen, das Produktteams als anpassungsfähige Schicht in der Systemarchitektur behandeln können.
Ein Roboter, der mit einer Kamera, einem KI-Modell oder einer festen Anzahl von Bewegungsachsen in die Produktion geht, muß möglicherweise später vor der nächsten Produktgeneration neue Sensoren, schnellere Schlussfolgerungen, kürzere Latenzzeiten oder zusätzliche Sicherheitsanforderungen unterstützen. Dadurch ist die Wahl der richtigen Architektur mehr als eine Hardware-Entscheidung; Es wird zu einer Möglichkeit, Raum für Veränderungen zu schaffen. Die erfolgreichsten Roboterdesigns werden diejenigen sein, die sich durch eine umfassendere Wahrnehmung, eine schnellere Bewegungssteuerung und eine autonomere Entscheidungsfindung anpassen.
Alteras Field Programmable Gate Array (FPGA) SoCs für die Robotik bieten eine anpassungsfähige Rechengrundlage, die Produktteams weiterentwickeln können, wenn sich KI-Modelle, Sensoren und Automatisierungsanforderungen ändern. Anstatt Produktdesigner an eine feste Architektur zu binden, bieten sie Raum, die Leistung zu verfeinern, Schnittstellen hinzuzufügen und im Laufe der Zeit auf neue Systemanforderungen zu reagieren.
Der Robotic Solutions Stack von Altera soll diesen Integrationsaufwand reduzieren, indem er FPGA-Hardwareplattformen, Software, IP (Intellectual Property = Geistiges Eigentum) und Designressourcen für die Robotikentwicklung zusammenführt. Es bietet ein Ökosystem, das skalierbare KI-Beschleunigung, konsolidierte Robotiksteuerung, mehrachsige Motorsteuerung (Drive-on-Chip) und funktionale Sicherheitsunterstützung umfaßt und Produktdesignern einen umfassenderen Ausgangspunkt für Systeme bietet, die sich im Laufe der Zeit anpassen müssen. Sie können weniger Zeit mit dem Zusammenbauen der Teile verbringen und können sich mehr darauf konzentrieren, was den Roboter leistungsfähig, anpassungsfähig und skalierbar macht.
Das modulare Entwicklungskit DK-A5E065AB32AEA Agilex 5 E-Series 065B (Abbildung 1) verdeutlicht diese Flexibilität für praktische Robotikanwendungen und bietet eine vollständige Hardware- und Software-Entwicklungsplattform, die Designer dabei unterstützt, KI, Steuerung und Echtzeitreaktion in einer einzigen Plattform zu kombinieren. Das Kit kombiniert einen SoC-FPGA der Agilex 5 E-Serie mit integrierten Arm-Prozessoren, Hochgeschwindigkeitskonnektivität, DDR4-Speicher und modularen Erweiterungsmöglichkeiten.
Abbildung 1: Die FPGA-Entwicklungsplatinen der Agilex 5 E-Serie DK-A5E065AB32AEA bieten vollständige Referenzentwicklungsplattformen zur Unterstützung von Robotik-Designteams. (Bildquelle: Altera)
Altera bietet auch Entwicklungskits der Agilex 3 C-Serie an, beispielsweise das DK-A3W135BM16AEA (Abbildung 2). Zusammen bieten die Plattformen Agilex 3 C-Serie und Agilex 5 E-Serie Entwicklern FPGA-Optionen, die von kostenoptimierten Edge-Designs bis hin zu leistungsstärkeren Robotik-, KI- und Industrieanwendungen reichen.
Abbildung 2: Die Entwicklungsplatinen der Agilex 3 C-Serie eignen sich für kostenoptimierte Roboteranwendungsdesigns. (Bildquelle: Altera)
Berücksichtigung mehrerer Designziele
Der Plattformbereich ist wichtig, da nicht jedes Robotikprogramm mit demselben Entwurfspunkt beginnt. Einige Teams optimieren möglicherweise für eine kompakte Edge-Bereitstellung, während andere mehr Verarbeitungsspielraum für erweiterte Wahrnehmung, koordinierte Bewegungen oder industrielle Netzwerke benötigen. Mehrere FPGA-Plattformoptionen helfen Designern dabei, die Architektur an das Produkt anzupassen, anstatt das Produkt zu einem einzigen Rechenansatz zu zwingen.
Diese Plattformentscheidungen deuten auf einen größeren Wandel in der Art und Weise hin, wie Robotersysteme entworfen werden können. In der von Altera als „FPGAi“ bezeichneten Vision sollen diese Plattformen programmierbare Logik und KI näher zusammenbringen, sodaß Designer dort Intelligenz hinzufügen können, wo sie am besten paßt, ohne auf die Flexibilität zur Weiterentwicklung zu verzichten. Ziel ist es, Designs zu ermöglichen, die sich an veränderte Arbeitslasten anpassen können.
Diese Flexibilität spiegelt sich im Drive-on-Chip-Ansatz von Altera wider, der Agilex 5-Geräte verwendet, um Bewegungssteuerungs- und Sicherheitsfunktionen im FPGA näher zusammenzubringen. Anstatt Logik, Sicherheit und Antriebssteuerung auf mehrere DIN-Schienenkomponenten zu verteilen, können Entwickler einen größeren Teil des Systems in Silizium konsolidieren, was zu einem geringeren Platzbedarf, einer vereinfachten Integration und einer schnelleren Echtzeitreaktion führt.
Robotikplattformen bleiben nach dem Start selten statisch. Möglicherweise muß ein Design für ein anderes Fabriklayout optimiert, für ein neues Wahrnehmungsmodell aktualisiert oder für eine andere Nutzlast oder ein anderes Bewegungsprofil angepaßt werden. Durch die Beibehaltung einer größeren Flexibilität in der Rechenarchitektur können FPGA-basierte Systeme Teams dabei helfen, auf diese Änderungen zu reagieren, ohne auf Vorstandsebene neu beginnen zu müssen.
Für Produktdesigner liegt der Reiz nicht nur in einer höheren Rechenleistung, sondern in der Designflexibilität über die gesamte Lebensdauer des Roboters hinweg. Eine Plattform, die sich an neue Sensoren, aktualisierte KI-Modelle, zusätzliche Bewegungsachsen oder geänderte Sicherheitsanforderungen anpassen läßt, hilft Teams dabei, das Risiko von Neukonstruktionen zu minimieren und die Nutzungsdauer ihrer Architektur über mehrere Produktgenerationen hinweg zu verlängern.
Fazit
Altera FPGA-SoCs – unterstützt durch den Robotics-Solutions-Stack und „Drive-on-Chip“ – ermöglichen es Entwicklungsteams, Systeme zu realisieren, die schnell, deterministisch und anpassungsfähig genug sind, um mit den sich wandelnden Anforderungen in der Robotik Schritt zu halten.
Über den Autor
Pete Bartolik ist als freiberuflicher Autor tätig und befaßt sich seit mehr als zwei Jahrzehnten mit Themen und Produkten aus den Bereichen Operational Technology (OT Betriebstechnik) & Information Technology (IT Informationstechnik). Zuvor arbeitete er als Nachrichtenredakteur für die IT-Management-Publikation ‘Computerworld‘ als Chefredakteur eines monatlich erscheinenden Computermagazins für Endanwender sowie als Reporter bei einer Tageszeitung.