知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップの基礎的研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460157
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 樋口 龍雄 東北大学, 工学部, 教授 (20005317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 羽生 貴弘 東北大学, 工学部, 助手 (40192702) ; 亀山 充隆 東北大学, 工学部, 教授 (70124568)
• Keywords: ス-パ-チップ / 知能ロボット用プロセッサ / 演算遅れ時間最小 / 多値SD数演算回路

Research Abstract

本年度は本研究の最終年度として,これまでの成果を踏まえ知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップを開発設計しその性能評価を行い,知能ロボット用チップとして優れていることを確認する。さらに,今後基礎的研究を越えた研究を目指す上での問題点を整理する。
知能ロボット用チップには,種々の膨大な演算を瞬時に行い,その結果を統合させていく情報処理機能が要求される。特に,フィ-ドバックル-プ内で用いられるので,演算に際してはデ-タレ-トの高速性だけではなく,演算遅れ時間を絶対的に小さくするア-キテクチャの構築が必須となる。
本研究では,演算遅れ時間最小化の基本設計思想の下で,知能ロボット用ス-パ-チップとして,多値SD数演算回路を内蔵したロボット制御用並列構造VLSIプロセッサと,ロボットビジョン用VLSIプロセッサのア-キテクチャを考案しその開発設計を行った。得られたチップのレイアウトに基づき,同等規模2値VSLIプロセッサとの性能比較を,電子回路解析プログラムSPICE2を用いて試みた。その結果,演算遅れ時間について,ロボット制御用プロセッサの場合約2倍,ロボットビジョン用プロセッサの場合約10倍の性能向上が認められた。
知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップの例として,二つのチップを示したが,今後実時間で動作する知能ロボット実現のためには,軌道計画プロセッサ,センサ信号処理プロセッサ,3次元計測プロセッサ,言語処理プロセッサなど,多くのス-パ-チップファミリイが必要とされ,それぞれの開発設計が求められよう。

Research Products

• [Publications] 亀山: "SignedーDigit数演算多値モジュ-ルアレ-の構成" 電子情報通信学会論文誌A. J74ーA. 296-303 (1991)
• [Publications] M.Kameyama: "Highly Parallel Collision Detection VLSI Processor for Intelligent Robots" 1991 Symposium on VLSI Circuits. 29-30 (1991)
• [Publications] M.Kameyama: "Arithemetic Semicustom VLSI Based on Module Array Structure" 1991 Symposium on VLSI Circuits. 101-102 (1991)
• [Publications] K.Somchai: "Design of a Matrix MultiplyーAddition VLSI Processor for Robot Inverse Dynamics Computation" IEICE Transactions. E74. 3819-3823 (1991)
• [Publications] M.Kameyama: "A SpecialーPurpose LSI for Inverse Kinematics Computation" IEICE Transactions. E74. 3829-3837 (1991)
• [Publications] K.Shimabukuro: "Design of a MultipleーValued VLSI Processor for Digital Control" Proc.22nd IEEE Int.Symp.on MultipleーValued Logic. (1992)