RoboSense AC1: Přesná hloubková kamera s umělou inteligencí LiDAR pro robotiku a SLAM

Rychlý pokrok v umělé inteligenci, autonomním řízení a robotice neustále vyžaduje stále dokonalejší snímací technologie. V tomto proměnlivém prostředí se hloubkové kamery staly klíčovými součástmi, které umožňují strojům vnímat své okolí s důležitým třetím rozměrem – hloubkou. Pro ty, kdo jsou v této oblasti noví, hloubková kamera měří přesnou vzdálenost mezi sebou a objekty ve svém zorném poli, což zásadně mění způsob, jakým roboti komunikují s fyzickým světem.

Zatímco tradiční 2D RGB kamery zachycují živá vizuální data, postrádají přesné informace o vzdálenosti, což nutí systémy odhadovat hloubku místo jejího přímého měření. Toto omezení představuje významnou překážku pro složité úkoly vyžadující prostorové povědomí. Naproti tomu hloubkové kamery poskytují explicitní údaje o vzdálenosti, které v kombinaci s X a Y souřadnicemi umožňují výpočet přesných 3D prostorových pozic každého bodu scény.

Trvalé výzvy tradičního 3D vidění

Současné hlavní technologie hloubkových kamer – včetně strukturovaného světla, nepřímého Time-of-Flight (iToF) a stereoskopického vidění – každá přináší jedinečné kompromisy:

• Citlivost stereoskopického vidění: RGB stereokamery silně závisí na porovnávání obrazových znaků. Jejich výkon může výrazně klesnout za slabého osvětlení, při přeexponování nebo v scénách s nedostatkem textur pro spolehlivou extrakci znaků.
• Omezení strukturovaného světla: I když nabízí vysoce přesnou 3D rekonstrukci na krátkou vzdálenost, strukturované světlo je náchylné k rušení okolním světlem. Jeho promítané vzory mohou být v jasném prostředí rozmazány, což jej činí neúčinným na delší vzdálenosti (obvykle nad 5 metrů) nebo venku.
• Šum u iToF: Technologie iToF poskytuje rychlé měření vzdálenosti, ale její signál je náchylný k vícenásobným odrazům, což často vede k vysokému šumu dat a snížené spolehlivosti, což brání konzistentnímu vnímání.

Kromě těchto individuálních problémů senzorů mnoho pokročilých robotických aplikací používá přístup „vrstvení senzorů“, kombinující LiDAR, kamery a inerciální měřicí jednotky (IMU). Tato integrace více senzorů však přináší vlastní řadu problémů: složitý vývoj ovladačů, náročné slučování dat, zdlouhavou kalibraci a obtížné nasazení. Výsledné objemné a složité systémy často nejsou vhodné pro hromadnou výrobu, což vytváří významné překážky pro škálovatelný rozvoj robotiky.

Představení RoboSense AC1: Nová éra aktivní kamerové technologie

V reakci na tyto trvalé výzvy a rostoucí požadavky inteligentní robotiky RoboSense oficiálně uvedl průlomovou aktivní kameru AC1, spolu s komplexním ekosystémem AI-Ready. AC1 představuje průlomové, komplexní řešení pro vývoj vnímání robotů, které zásadně přehodnocuje, jak stroje „vidí“.

RoboSense AC1 je navržen tak, aby poskytoval na hardwarové úrovni sloučené informace zahrnující hloubku, barvu a pohybovou polohu. Tento inovativní přístup osvobozuje konfigurace vnímání robotů od tradičního, těžkopádného způsobu skládání různých senzorů. Výsledkem je jednoduché, efektivní a komerčně životaschopné řešení vhodné pro hromadnou výrobu. K hardwarovému průlomu doplňuje ekosystém AI-Ready nezbytné softwarové nástroje a otevřené algoritmy, které výrazně zvyšují efektivitu vývoje a zkracují projektové cykly.

Skutečné oko robota: Jádro inovace a vynikající výkon AC1

AC1 není jen postupným vylepšením; představuje kvalitativní skok ve schopnostech 3D vnímání. Hluboká inovace RoboSense na hardwarové úrovni, založená na masově vyráběné plnohodnotné technologii LiDAR čipů, umožňuje AC1 dosáhnout časoprostorové synchronní fúze informací o hloubce, barvě a pohybové poloze. Tento aktivní sběr dat překonává pasivní příjem a nabízí bezprecedentní porozumění prostředí.

Proč zvolit RoboSense AC1?

Klíčové technické specifikace a výhody RoboSense AC1:

• Fúze více modalit na hardwarové úrovni: AC1 jedinečně slučuje hloubkové LiDAR, RGB barvy a data z IMU na hardwarové úrovni. To znamená synchronizované výstupy přesné hloubky, živých barevných obrazů a přesné pohybové polohy, čímž eliminuje problémy s asynchronií dat a kumulativními chybami kalibrace běžnými u vícesenzorových systémů. Pro dynamické úkoly, jako je vyhýbání se překážkám, získávají roboti v reálném čase vysoce přesné bodové mraky a sémantické obrazy, současně vnímající polohu, tvar a pohyb objektu.
• Velmi přesné měření hloubky: Dosahuje působivé přesnosti 3 cm (1σ), poskytující přesná 3D prostorová data nezbytná pro pokročilý SLAM a autonomní navigaci. Tato přesnost zůstává stabilní v celém rozsahu měření.
• Rozšířená dosahová schopnost: Nabízí maximální dosah měření až 70 metrů, což představuje významné 600% zvýšení ve srovnání s mnoha tradičními 3D kamerami, umožňující robotům vnímat dále a lépe plánovat.
• Široké zorné pole (FoV): Disponuje širokým hloubkovým zorným polem 120° × 60° a RGB zorným polem 144° × 78°. Toto kombinované ultraširoké sloučené zorné pole je o 70 % větší než u tradičních 3D kamer, což zajišťuje komplexní povědomí o scéně a spolehlivé sledování objektů.

• Bezkonkurenční odolnost vůči prostředí: AC1 spolehlivě funguje i za náročných podmínek, včetně 100kLux přímého slunečního světla. Jeho měřicí výkon není ovlivněn různými světelnými podmínkami, což zajišťuje konzistentní data jak za jasného dne, tak v úplné tmě. Tato schopnost dává robotům „vizi za každého počasí a terénu“, umožňující provoz v různých vnitřních i venkovních scénářích.
• Kompaktní a odolný design: Navržen jako lehký, pevný modul bez pohyblivých částí, AC1 je pouze 1/3 velikosti tradičních vícesenzorových sestav. Je stavěn tak, aby odolal extrémním teplotám od -20 °C do 60 °C, což jej činí dostatečně odolným pro různé mobilní a průmyslové platformy.
• Nákladově efektivní řešení: Díky vysoce integrovanému designu má AC1 cenu jednoho zařízení o 40 % nižší než sestavení samostatných kamer a LiDAR jednotek, což otevírá cestu k širšímu komerčnímu využití a hromadné výrobě.
  

Ekosystém AI-Ready: Posílení vývojářů, urychlení komercializace

Inovace RoboSense AC1 přesahuje hardware. Jeho nezbytný ekosystém AI-Ready je navržen tak, aby zásadně změnil vývojový cyklus a urychlil komercializaci inteligentních robotů.

Tento komplexní ekosystém zahrnuje:

• AC Studio: Jednotný nástrojový balík poskytující otevřený SDK s ovladači, sběrem dat uzlů, nástroji pro kalibraci dat, rozhraními pro slučování dat a prostředími pro křížovou kompilaci. To umožňuje vývojářům přejít od měsíce trvajícího „vynalézání kola“ u základních softwarových úkolů k rychlému „stavění z kostek“, což výrazně zkracuje dobu nasazení.
• Otevřené algoritmy: AC Studio nabízí základní algoritmy pro klíčové funkce, jako jsou lokalizace, SLAM (současná lokalizace a mapování), 3D Gaussovské rozptylování (pro efektivní rekonstrukci bodových mraků), detekce a rozpoznávání objektů, sémantická segmentace a multimodální slučování bodových mraků a vidění. Tím umožňuje vývojářům vyhnout se základnímu vývoji algoritmů a přímo se věnovat scénářově a funkčně orientovanému sekundárnímu vývoji.
• WIKI a datové sady: Komplexní WIKI slouží jako dokumentační centrum pro vývojáře aktivní kamery a jejího ekosystému. Navíc budou postupně zdarma uvolňovány vybrané datové sady pro různé scénáře, poskytující cenná tréninková data pro AI modely.

Tento robustní ekosystém AI-Ready umožňuje rychlý model softwarových iterací, podporující produktizaci a komercializaci. Bohaté AI know-how RoboSense, podpořené desetiletími zkušeností s AI modely, databázemi a superpočítačovými centry, ji řadí mezi málo firem, které integrují pokročilé senzorové schopnosti s robustními AI algoritmy a hardwarovým výzkumem a vývojem.

Rozšiřování obzorů: Všestranné využití RoboSense AC1

RoboSense AC1, se svou fúzí na hardwarové úrovni a silným ekosystémem AI-Ready, je připraven odemknout širokou škálu aplikací vyžadujících přesné informace o hloubce, barvě a pohybové poloze.

• Robotická navigace a SLAM: Umožňuje přesný SLAM a autonomní navigaci pro AGV, servisní roboty a humanoidní roboty, i v složitých a dynamických prostředích.
• Pokročilé AI a viděcí systémy: Podporuje pokročilou lokalizaci, spolehlivou detekci překážek a sofistikované úkoly rozpoznávání objektů.
• Všestrannost pro vnitřní i venkovní použití: Jeho odolnost vůči slunečnímu záření zajišťuje spolehlivý provoz v různých vnitřních i náročných venkovních scénářích.
• Digitální dvojčata a 3D modelování: Přesná 3D data z AC1 jsou ideální pro tvorbu digitálních dvojčat, 3D skenování, monitorování prostředí a sledování zásob.
• Specifické průmyslové a spotřebitelské roboty:
  • Autonomní vozidla: Zlepšuje vnímání pro bezpečnější a spolehlivější systémy samořízení.
  • Průmysloví roboti: Zvyšuje přesnost u úkolů jako montáž, kontrola kvality a logistika.
  • Domácí roboti: Umožňuje chytřejší navigaci, interakci a plnění úkolů v složitých domácích prostředích.
  • Chytré sekačky na trávu: Tradičně jsou přesné určení hranic a vyhýbání se překážkám za různých povětrnostních podmínek velkým problémem. Sekačka vybavená AC1 dokáže přesně rozpoznat složitý terén, detekovat hranice trávníku s centimetrovou přesností a citlivě se vyhýbat překážkám jako hračky nebo dekorace. Její odolnost zajišťuje stabilní provoz i za deště nebo mlhy a dynamicky optimalizuje trasy pro efektivní a rovnoměrné pokrytí.
  • Humanoidní roboti: Kompaktní velikost a hardwarově sloučená data jsou zvláště přínosné pro humanoidy, kde je omezený prostor pro umístění a složitá kalibrace senzorů představuje výzvu.

Přední odborníci uznávají transformační potenciál AC1. Li Yuexuan, inženýr algoritmů v Národním a místním společném inženýrském výzkumném centru pro humanoidní roboty, poznamenal: „Prostor pro umístění senzorů na stávajících humanoidních robotech je omezený, kalibrace a sladění různých senzorů zvlášť je obtížné a chybí snadno použitelné algoritmy pro fúzi více senzorů. AC1 šetří místo pro umístění, může přímo slučovat algoritmy pro obrazy, bodové mraky a IMU a dosahuje vynikajících výsledků v SLAM, vnímání a lokalizaci.“

Yang Guodong, spoluzakladatel Lingbao CASBOT a vedoucí výzkumného centra Motion Intelligence, dodal: „Naše týmy pro vnímání a hardware jsou s AC1 velmi spokojeny. Nejenže eliminuje únavnou práci kalibrace a sladění různých senzorů zvlášť, ale také snižuje počet hardwarových komponent, čímž šetří vnitřní prostor, což je velmi přátelské pro návrh kompaktních humanoidních robotů.“

Závěr: Cesta k opravdově inteligentním robotům

RoboSense AC1 zásadně překonává omezení tradičních 3D kamer a nabízí vynikající výkon, který splňuje náročné požadavky na vnímání moderních inteligentních robotů. Umožňuje bezpečné vyhýbání se překážkám, vysoce věrné mapování a přesnou koordinaci ruky a oka pro vnitřní i venkovní provoz, čímž výrazně zvyšuje efektivitu a bezpečnost v různých aplikacích.

Jako globální lídr v platformách robotické technologie stanovuje RoboSense prostřednictvím AC1 LiDAR hloubkové kamery a jejího ekosystému AI-Ready nový standard vnímání v průmyslu inteligentní robotiky. Poskytováním komplexního, uzavřeného řešení fúze od hardwaru po algoritmy RoboSense výrazně snižuje vývojové bariéry pro tvůrce robotů. Její vysoká nákladová efektivita a snadné použití demokratizují pokročilé schopnosti vnímání, umožňující firmám všech velikostí rychle vyvíjet špičkové robotické produkty.

AC1 znamená zásadní posun v robotickém vidění – od „pasivního snímání“ k „aktivnímu vnímání“. Není to jen náhrada stávajících 3D kamer, ale robustní řešení omezení kompatibility a použití složitých vícevýhledových senzorových sestav. Ztělesňuje novou technologickou filozofii: hlubokou integraci hardwaru a algoritmů, která dává robotům vnímání skutečně přesahující lidské smysly a posouvá nás směrem k prostorové inteligenci.

Pro vývojáře ekosystém AI-Ready AC1 proměňuje uživatele nástrojů v lídry inovací. Pro průmysl znamená revoluci v efektivitě a úsvit další evoluce inteligentních robotů. Jak se řada produktů Aktivní kamery rozšiřuje, RoboSense bude i nadále pohánět vývoj robotické vnímavosti. Když bude více robotů vybaveno viděcími systémy, které skutečně „překonávají lidské oko“, digitalizace a zinteligentnění fyzického světa přejde ze sci-fi do hmatatelné, všudypřítomné reality.

Reference

1. https://www.robosense.ai/en/rslidar/AC1
2. https://mp.weixin.qq.com/s/-jHwfS9TguuiLT8GyNDZnw?scene=1