RoboSense AC1: Präzise KI-LiDAR-Tiefenkamera für Robotik und SLAM

Die rasanten Fortschritte in der künstlichen Intelligenz, im autonomen Fahren und in der Robotik verlangen ständig nach ausgefeilteren Sensortechnologien. In diesem sich wandelnden Umfeld haben sich Tiefenkameras als entscheidende Bausteine herauskristallisiert, die Maschinen ermöglichen, ihre Umgebung mit einer wichtigen dritten Dimension – der Tiefe – wahrzunehmen. Für Einsteiger in diesem Bereich misst eine Tiefenkamera den genauen Abstand zwischen sich selbst und Objekten im Sichtfeld und verändert grundlegend, wie Roboter mit der physischen Welt interagieren.

Während herkömmliche 2D-RGB-Kameras lebendige Bilddaten erfassen, fehlt ihnen von Natur aus präzise Entfernungsinformation, sodass Systeme die Tiefe nur erschließen können, anstatt sie direkt zu messen. Diese Einschränkung stellt ein großes Hindernis für anspruchsvolle Aufgaben dar, die räumliches Bewusstsein erfordern. Im Gegensatz dazu liefern Tiefenkameras explizite Abstandsdaten, die in Kombination mit X- und Y-Koordinaten die Berechnung genauer 3D-Raumpositionen für jeden Punkt in einer Szene ermöglichen.

Die anhaltenden Herausforderungen der herkömmlichen 3D-Seh-Technik

Die derzeit gängigen Tiefenkameratechnologien – darunter strukturiertes Licht, indirektes Time-of-Flight (iToF) und Stereo-Sehen – bringen jeweils eigene Kompromisse mit sich:

• Empfindlichkeit des Stereo-Sehens: RGB-Stereo-Kameras sind stark auf das Abgleichen von Bildmerkmalen angewiesen. Ihre Leistung kann bei schlechten Lichtverhältnissen, Überbelichtung oder Szenen mit unzureichender Textur für eine zuverlässige Merkmalsextraktion stark nachlassen.
• Begrenzungen des strukturierten Lichts: Obwohl es eine hochpräzise 3D-Rekonstruktion im Nahbereich ermöglicht, ist strukturiertes Licht anfällig für Störungen durch Umgebungslicht. Die projizierten Muster können bei hellem Licht verblassen, was es bei größeren Entfernungen (typischerweise über 5 Meter) oder im Freien unwirksam macht.
• Störungsprobleme bei iToF: Die iToF-Technologie bietet schnelle Abstandsmessungen, doch ihr Signal ist anfällig für Mehrwegreflexionen, was oft zu hohem Rauschpegel und verminderter Zuverlässigkeit führt und eine konsistente Wahrnehmung erschwert.

Über diese einzelnen Sensorprobleme hinaus greifen viele fortschrittliche Robotikanwendungen auf einen „Sensorstapel“-Ansatz zurück, der LiDAR, Kameras und Trägheitsmesseinheiten (IMUs) kombiniert. Diese Mehrfachsensorintegration bringt jedoch eigene Schwierigkeiten mit sich: komplexe Treiberentwicklung, mühsame Datenfusion, aufwendige Kalibrierung und schwierige Inbetriebnahme. Die daraus resultierenden sperrigen, komplexen Systeme sind oft nicht für die Massenfertigung geeignet und stellen erhebliche Hürden für die skalierbare Robotikentwicklung dar.

Vorstellung des RoboSense AC1: Eine neue Ära der aktiven Kameratechnik

Als Antwort auf diese anhaltenden Herausforderungen und die wachsenden Anforderungen intelligenter Robotik hat RoboSense offiziell seine bahnbrechende Aktivkamera, den AC1, zusammen mit seinem umfassenden AI-Ready-Ökosystem. Der AC1 stellt eine revolutionäre Komplettlösung für die Entwicklung der Roboterwahrnehmung dar und überdenkt grundlegend, wie Maschinen „sehen“.

Der RoboSense AC1 ist darauf ausgelegt, hardwareseitig verschmolzene Informationen bereitzustellen, die Tiefe, Farbe und Bewegungsstellung umfassen. Dieser innovative Ansatz befreit die Konfiguration der Roboterwahrnehmung von der herkömmlichen, umständlichen Methode des Stapelns verschiedener Sensoren. Das Ergebnis ist eine einfache, effiziente und wirtschaftlich tragfähige Lösung, die für die Massenfertigung geeignet ist. Ergänzend zu diesem Hardware-Durchbruch stattet das AI-Ready-Ökosystem Entwickler mit wichtigen Softwarewerkzeugen und quelloffenen Algorithmen aus, was die Entwicklungseffizienz erheblich steigert und Projektzyklen verkürzt.

Das wahre Auge des Roboters: AC1s Kerninnovation & überlegene Leistung

Der AC1 ist mehr als nur eine schrittweise Verbesserung; er stellt einen qualitativen Sprung in den 3D-Wahrnehmungsfähigkeiten dar. Die tiefgreifende Innovation von RoboSense auf Hardwareebene, basierend auf der in Serie gefertigten Full-Stack-LiDAR-Chip-Technologie, ermöglicht dem AC1 die zeitlich und räumlich synchrone Verschmelzung von Tiefen-, Farb- und Bewegungsstellungsinformationen. Diese aktive Datenerfassung geht über passiven Empfang hinaus und bietet ein beispielloses Verständnis der Umgebung.

Warum den RoboSense AC1 wählen?

Wesentliche technische Merkmale & Vorteile des RoboSense AC1:

• Hardwareseitige multimodale Verschmelzung: Der AC1 vereint einzigartig LiDAR-Tiefe, RGB-Farbe und IMU-Daten auf Hardwareebene. Das bedeutet synchronisierte Ausgaben von präziser Tiefe, lebendigen Farbbildern und genauer Bewegungsstellung, wodurch asynchrone Datenprobleme und kumulative Kalibrierfehler, die bei Mehrfachsensor-Systemen üblich sind, vermieden werden. Für dynamische Aufgaben wie Hindernisvermeidung erhalten Roboter Echtzeit-Punktwolken und semantische Bilder mit hoher Genauigkeit und können gleichzeitig Position, Form und Bewegung eines Objekts erfassen.
• Ultrapräzise Tiefenerfassung: Erreicht eine beeindruckende 3 cm (1σ) Genauigkeit und liefert punktgenaue 3D-Raumdaten, die für fortgeschrittenes SLAM und autonome Navigation entscheidend sind. Diese Genauigkeit bleibt über den gesamten Betriebsbereich stabil.
• Erweiterte Reichweite: Bietet eine maximale Reichweite von 70 Metern, was eine bedeutende 600 % Steigerung gegenüber vielen herkömmlichen 3D-Kameras darstellt und Robotern ermöglicht, weiter zu sehen und besser zu planen.
• Großzügiges Sichtfeld (FoV): Verfügt über ein weites Tiefen-Sichtfeld von 120° × 60° und ein RGB-Sichtfeld von 144° × 78°. Dieses kombinierte, ultrabreite verschmolzene Sichtfeld ist 70 % größer als bei herkömmlichen 3D-Kameras und gewährleistet umfassende Szenenübersicht und robuste Objektverfolgung.

• Unübertroffene Umweltbeständigkeit: Der AC1 arbeitet zuverlässig unter schwierigen Bedingungen, einschließlich 100kLux direktem Sonnenlicht. Seine Reichweitenleistung bleibt bei wechselnden Lichtverhältnissen konstant, was eine gleichbleibende Datenerfassung bei hellem Tageslicht oder völliger Dunkelheit gewährleistet. Diese Fähigkeit verleiht Robotern „Allwetter- und Allgeländefreiheit“ und ermöglicht den Einsatz in vielfältigen Innen- und Außenbereichen.
• Kompaktes & robustes Design: Als leichtes, feststehendes Modul konstruiert, ist der AC1 nur ein Drittel so groß wie herkömmliche Mehrfachsensor-Systeme. Er ist für extreme Temperaturen von -20 °C bis 60 °C ausgelegt und somit robust genug für verschiedene mobile und industrielle Plattformen.
• Kostengünstige Lösung: Dank seines hochintegrierten Designs liegt der Einzelgerätpreis des AC1 40 % unter den Kosten für die Zusammenstellung separater Kamera- und LiDAR-Einheiten, was den Weg für eine breitere kommerzielle Nutzung und Massenfertigung ebnet.
  

Das AI-Ready-Ökosystem: Entwickler stärken, Kommerzialisierung beschleunigen

Die Innovation des RoboSense AC1 geht über die Hardware hinaus. Sein unverzichtbares AI-Ready-Ökosystem ist darauf ausgelegt, den Entwicklungszyklus grundlegend zu verändern und die Kommerzialisierung intelligenter Roboter zu beschleunigen.

Dieses umfassende Ökosystem umfasst:

• AC Studio: Ein All-in-One-Werkzeugsatz mit einem offenen SDK inklusive Treibern, Knoten-Datenerfassung, Kalibrierungswerkzeugen, Datenfusionsschnittstellen und Cross-Kompilierungsumgebungen. Dies ermöglicht Entwicklern, statt Monate mit der „Neuerfindung des Rades“ bei grundlegenden Softwareaufgaben zu verbringen, schnell mit Bausteinen zu arbeiten und die Einsatzzeiten deutlich zu verkürzen.
• Quelloffene Algorithmen: AC Studio bietet Kernalgorithmen für wichtige Funktionen wie Lokalisierung, SLAM (Simultane Lokalisierung und Kartierung), 3D-Gauss-Splatting (für effiziente Punktwolkenrekonstruktion), Objekterkennung und -identifikation, semantische Segmentierung sowie multimodale Punktwolken- und Bildfusion. Dies befähigt Entwickler, die Grundlagenalgorithmik zu überspringen und sich direkt auf szenarien- und funktionsorientierte Weiterentwicklung zu konzentrieren.
• WIKI & Datensätze: Ein umfassendes WIKI dient als Entwicklerdokumentationszentrum für die Aktivkamera und ihr Ökosystem. Zudem werden nach und nach kuratierte Datensätze für verschiedene Szenarien kostenlos bereitgestellt, die wertvolle Trainingsdaten für KI-Modelle liefern.

Dieses robuste AI-Ready-Ökosystem ermöglicht ein schnelles Software-Iterieren, fördert die Produktentwicklung und Kommerzialisierung. RoboSense’s reiche KI-Erfahrung, gestützt auf jahrzehntelange Expertise in KI-Modellen, Datenbanken und Supercomputing-Zentren, macht das Unternehmen zu einem der wenigen, die fortschrittliche Sensorfähigkeiten mit leistungsfähigen KI-Algorithmen und Hardwareentwicklung verbinden.

Horizonte erweitern: Vielseitige Einsatzmöglichkeiten des RoboSense AC1

Der RoboSense AC1 mit seiner hardwareseitigen Verschmelzung und dem leistungsstarken AI-Ready-Ökosystem eröffnet ein breites Spektrum an Anwendungen, die präzise Tiefen-, Farb- und Bewegungsstellungsinformationen erfordern.

• Roboternavigation & SLAM: Ermöglicht präzises SLAM und autonome Navigation für fahrerlose Transportsysteme (AGVs), Serviceroboter und humanoide Roboter, selbst in komplexen, dynamischen Umgebungen.
• Fortgeschrittene KI- & Sehsysteme: Unterstützt fortschrittliche Lokalisierung, robuste Hinderniserkennung und anspruchsvolle Objekterkennung.
• Innen- & Außeneinsatz: Seine sonnenlichtresistente Leistung gewährleistet zuverlässigen Betrieb in vielfältigen Innenräumen und herausfordernden Außenbereichen.
• Digitale Zwillinge & 3D-Modellierung: Die präzisen 3D-Daten des AC1 eignen sich ideal für den Aufbau digitaler Zwillinge, 3D-Scans, Umweltüberwachung und Lagerbestandskontrolle.
• Spezifische Industrie- & Verbraucherrobotik:
  • Autonome Fahrzeuge: Verbessert die Wahrnehmung für sicherere und zuverlässigere selbstfahrende Systeme.
  • Industrieroboter: Steigert die Präzision bei Aufgaben wie Montage, Qualitätsprüfung und Logistik.
  • Haushaltsroboter: Ermöglicht intelligentere Navigation, Interaktion und Aufgabenerfüllung in komplexen häuslichen Umgebungen.
  • Intelligente Rasenmäher: Traditionell sind präzise Grenzbestimmung und Hindernisvermeidung bei wechselnden Wetterbedingungen große Herausforderungen. Ein mit AC1 ausgestatteter intelligenter Rasenmäher kann komplexes Gelände genau erkennen, Rasengrenzen mit Zentimetergenauigkeit erfassen und Hindernisse wie Spielzeug oder Dekorationen sensibel umgehen. Seine Robustheit gewährleistet einen stabilen Betrieb auch bei Regen oder Nebel und optimiert dynamisch die Routen für eine effiziente, gleichmäßige Abdeckung.
  • Humanoide Roboter: Die kompakte Größe und hardwareverschmolzenen Daten sind besonders vorteilhaft für Humanoide, bei denen der Einsatzraum begrenzt ist und komplexe Sensorkalibrierung eine Herausforderung darstellt.

Führende Experten erkennen das transformative Potenzial des AC1 an. Li Yuexuan, Algorithmusingenieur am Nationalen und Lokalen Gemeinsamen Ingenieurforschungszentrum für Humanoide Roboter, bemerkte: „Der Platz für die Sensoranbringung an bestehenden humanoiden Robotern ist begrenzt, die separate Kalibrierung und Ausrichtung verschiedener Sensoren ist mühsam, und es fehlen benutzerfreundliche Multi-Sensor-Fusionsalgorithmen. Der AC1 spart Einsatzraum, kann Algorithmen für Bilder, Punktwolken und IMU direkt verschmelzen und erzielt hervorragende Ergebnisse bei SLAM, Wahrnehmung und Lokalisierung.“

Yang Guodong, Mitbegründer von Lingbao CASBOT und Leiter des Motion Intelligence F&E-Zentrums, fügte hinzu: „Unsere Wahrnehmungs- und Hardwareteams sind mit dem AC1 sehr zufrieden. Er beseitigt nicht nur die lästige Arbeit der separaten Kalibrierung und Ausrichtung verschiedener Sensoren, sondern reduziert auch die Anzahl der Hardwarekomponenten und spart internen Raum, was sehr freundlich für das Design kompakter humanoider Roboter ist.“

Fazit: Den Weg für wirklich intelligente Roboter ebnen

Der RoboSense AC1 durchbricht grundlegend die Grenzen herkömmlicher 3D-Kameras und bietet überlegene Leistung, die den anspruchsvollen Wahrnehmungsanforderungen moderner intelligenter Roboter gerecht wird. Er ermöglicht sichere Hindernisvermeidung, hochauflösende Kartierung und präzise Hand-Auge-Koordination für Innen- und Außeneinsätze und steigert so Effizienz und Sicherheit in vielfältigen Anwendungen erheblich.

Als weltweit führende Plattform für Robotertechnik setzt RoboSense mit der AC1 LiDAR-Tiefenkamera und seinem AI-Ready-Ökosystem einen neuen Maßstab für Wahrnehmung in der intelligenten Robotikbranche. Durch die Bereitstellung einer umfassenden, geschlossenen Verschmelzungslösung von der Hardware bis zu den Algorithmen senkt RoboSense die Entwicklungsbarrieren für Roboterentwickler drastisch. Seine hohe Wirtschaftlichkeit und Benutzerfreundlichkeit demokratisieren fortschrittliche Wahrnehmungsfähigkeiten und ermöglichen Unternehmen jeder Größe die schnelle Entwicklung modernster Roboterprodukte.

Der AC1 markiert einen Wendepunkt in der Roboterseh-Technik – vom „passiven Abbilden“ zur „aktiven Wahrnehmung“. Er ist nicht nur ein Ersatz für bestehende 3D-Kameras, sondern eine robuste Lösung für die Kompatibilitäts- und Anwendungsgrenzen komplexer Mehrfach-Vision-Sensorstapel. Er verkörpert eine neue technologische Philosophie: die tiefe Verzahnung von Hardware und Algorithmen, um Roboter mit einer Wahrnehmung auszustatten, die menschliche Sinne wirklich übertrifft und uns der räumlichen Intelligenz näherbringt.

Für Entwickler verwandelt das AI-Ready-Ökosystem des AC1 sie von Werkzeugnutzern zu Innovationsführern. Für die Branche bedeutet dies eine Effizienzrevolution und den Beginn der nächsten Entwicklungsstufe intelligenter Roboter. Mit der Erweiterung der Produktlinie der Aktivkameras wird RoboSense die Weiterentwicklung der Roboterwahrnehmungstechnologie vorantreiben. Wenn mehr Roboter mit Sehsystemen ausgestattet sind, die wirklich „das menschliche Auge übertreffen“, wird die Digitalisierung und Intelligenz der physischen Welt von Science-Fiction zu einer greifbaren, allgegenwärtigen Realität.

Quellen

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