RoboSense AC1: Integrando LiDAR, Cámara y Unidad de Medición Inercial con Algoritmos de Código Abierto

por OpenELAB

encendido Jan 09

Una nueva categoría de "Cámara Activa" busca resolver los problemas de calibración del hardware y la fragmentación del software en la percepción robótica.

La industria robótica avanza rápidamente—desde prototipos humanoides hasta robots cuadrúpedos producidos en masa—pero las exigencias sobre los sistemas de percepción superan el hardware actual. Las cámaras tradicionales, que dependen de la luz visible pasiva, tienen dificultades con los cambios en la iluminación ambiental. Las cámaras binocular (estéreo) ofrecen medición de distancia pero sufren de baja precisión, interferencia lumínica y poca robustez. De manera similar, las soluciones de Luz Estructurada y iToF a menudo no cumplen con los requisitos de largo alcance o se ven afectadas por la luz solar exterior.

Históricamente, la solución de ingeniería ha sido apilar una cámara con un LiDAR externo (dToF). Aunque aporta información adicional de profundidad, crea un sistema voluminoso que es ineficiente de desarrollar y difícil de producir en masa. Normalmente obliga a los desarrolladores a manejar manualmente la tediosa calibración extrínseca y la sincronización.

Los ingenieros han estado esperando una solución integrada de percepción—completa con software de apoyo—para eliminar la fase de "reinventar la rueda" en la fusión básica de sensores.

El AC1: Fusión de Sensores a Nivel de Hardware

Tras su avance en la producción masiva de chips LiDAR completos, RoboSense ha aprovechado su tecnología propietaria de chip digital SPAD-SoC para crear una nueva categoría de hardware de percepción: la Cámara Activa (AC1).

El AC1 está diseñado para ser una solución integral para la percepción robótica. A diferencia del método tradicional de apilar sensores distintos, el AC1 ofrece fusión a nivel de hardware de profundidad, color y postura de movimiento (IMU). Esta integración permite que los sistemas de percepción evolucionen de complejos equipos personalizados a un componente estandarizado y comercialmente viable.

RoboSense respalda este hardware con un ecosistema "Listo para IA", que ofrece herramientas básicas de software y algoritmos de código abierto para acortar significativamente los ciclos de desarrollo.

Qiu Chunchao, director general de RoboSense, describe la Cámara Activa como "el verdadero ojo del robot", invitando a desarrolladores de todo el mundo a utilizar el ecosistema para ampliar los límites de la percepción robótica.

Especificaciones Técnicas: Más Allá de las Cámaras 3D Tradicionales

El AC1 pasa de la "recepción pasiva" a la "captura activa", logrando la sincronización espacio-temporal de sus flujos de datos. Sus métricas de rendimiento abordan varios puntos críticos de las cámaras 3D tradicionales:

Campo de Visión (FOV): 120°x60° de profundidad y 144°x78° de color (Fusionado: 120°x60°). Esto cubre aproximadamente un 170% del área de las cámaras 3D estándar.
Alcance: Distancia máxima de medición de 70 m (más de un 600% que las cámaras 3D tradicionales).
Robustez Ambiental: Soporta luz exterior intensa hasta 100 kLux.
Precisión: Mantiene una precisión de 3 cm@1σ incluso en objetos con un 10% de reflectividad a 20 m. De manera crucial, la precisión no se degrada significativamente con la distancia, permitiendo una restauración precisa de la forma desde cerca hasta lejos.

Informes de Campo: Lo que Dicen los Ingenieros

El AC1 ya está siendo probado por actores importantes, incluyendo el Centro Nacional y Local de Investigación Conjunta en Ingeniería para Robots Humanoides y CASBOT.

Li Yuexuan, ingeniero de algoritmos en el Centro Conjunto, destacó los beneficios del factor de forma:

"El espacio disponible para desplegar sensores en robots humanoides existentes es limitado. Calibrar y alinear diferentes sensores por separado es problemático, y falta algoritmos de fusión multisensor fáciles de usar. AC1 ahorra espacio de despliegue y puede fusionar directamente algoritmos para imágenes, nubes de puntos e IMU, logrando excelentes efectos en SLAM, percepción y localización."

Yang Guodong, cofundador y jefe de Inteligencia de Movimiento en CASBOT, coincidió en cuanto a la integración del sistema:

"Nuestros equipos de percepción y hardware están muy satisfechos con AC1. No solo elimina el trabajo tedioso de calibrar y alinear sensores por separado, sino que también reduce el número de componentes de hardware, ahorrando espacio interno, lo cual es muy favorable para el diseño de robots humanoides compactos."

El Ecosistema Listo para IA: SDK y Algoritmos de Código Abierto

El hardware es solo la mitad de la solución. El núcleo de la propuesta de valor del AC1 es el ecosistema listo para IA, diseñado para transformar los flujos de trabajo de desarrollo. Este ecosistema se divide en tres partes: AC Studio, WIKI y Conjuntos de Datos.

AC Studio funciona como un conjunto completo de herramientas que ofrece un SDK de código abierto. Se encarga de la infraestructura de bajo nivel para que los desarrolladores no tengan que hacerlo:

Controladores y Herramientas: Recolección de datos de nodos, calibración de datos, fusión y compilación cruzada.
Algoritmos de Código Abierto: Incluye localización, SLAM, dispersión gaussiana 3D, detección/reconocimiento de objetos, segmentación semántica y fusión de nubes de puntos/visión.

Al proporcionar estos algoritmos básicos listos para usar, los desarrolladores pueden evitar la codificación de infraestructura básica y centrarse de inmediato en el desarrollo de aplicaciones basadas en escenarios. RoboSense se ha comprometido a iterar continuamente el SDK y a publicar conjuntos de datos de entrenamiento gratuitos para impulsar una mayor innovación.

Aplicaciones Futuras: Inteligencia Espacial

El AC1 representa una nueva categoría de sensor que ofrece un paradigma universal de datos para la inteligencia espacial.

Los datos fusionados de profundidad, color y postura son aplicables mucho más allá de robots humanoides y drones. El AC1 es adecuado para construir entornos gemelos digitales (escaneo y modelado 3D), monitoreo ambiental, conducción autónoma y automatización industrial.

Actualmente, RoboSense está llevando a cabo un programa de reclutamiento de desarrolladores. Los primeros socios incluyen el Laboratorio ARC de Singapur, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y el Instituto de Tecnología de Pekín. A través de este enfoque de "hardware abierto y modelo base de código abierto", RoboSense busca acelerar la era de la colaboración humano-robot.

Recursos para Desarrolladores: