RoboSense AC1: Cámara de profundidad LiDAR con IA de precisión para robótica y mapeo simultáneo (SLAM)

Los rápidos avances en inteligencia artificial, conducción autónoma y robótica exigen continuamente tecnologías de detección más sofisticadas. En este panorama en evolución, las cámaras de profundidad han surgido como componentes esenciales, permitiendo a las máquinas percibir su entorno con una tercera dimensión crucial: la profundidad. Para quienes son nuevos en el campo, una cámara de profundidad mide la distancia precisa entre ella misma y los objetos en su campo visual, transformando fundamentalmente la forma en que los robots interactúan con el mundo físico.

Mientras que las cámaras RGB 2D tradicionales capturan datos visuales vivos, carecen inherentemente de información precisa de distancia, obligando a los sistemas a inferir la profundidad en lugar de medirla directamente. Esta limitación es un obstáculo importante para tareas sofisticadas que requieren conciencia espacial. En contraste, las cámaras de profundidad proporcionan datos explícitos de distancia que, combinados con las coordenadas X e Y, permiten calcular posiciones espaciales 3D precisas para cada punto en una escena.

Los Desafíos Persistentes de la Visión 3D Tradicional

Las tecnologías actuales predominantes de cámaras de profundidad – incluyendo luz estructurada, Tiempo de Vuelo Indirecto (iToF) y visión estereoscópica – presentan cada una un conjunto único de compromisos:

• Sensibilidad de la Visión Estereoscópica: Las cámaras estereoscópicas RGB dependen en gran medida de la coincidencia de características en la imagen. Su rendimiento puede degradarse severamente en condiciones de poca luz, sobreexposición o escenas que carecen de textura suficiente para una extracción confiable de características.
• Limitaciones de la Luz Estructurada: Aunque ofrece reconstrucción 3D de alta precisión a corta distancia, la luz estructurada es vulnerable a la interferencia de luz ambiental. Sus patrones proyectados pueden desvanecerse en ambientes brillantes, volviéndola ineficaz a distancias mayores (típicamente más allá de 5 metros) o al aire libre.
• Problemas de Ruido del iToF: La tecnología iToF proporciona mediciones rápidas, pero su señal es propensa a reflexiones múltiples, lo que a menudo conduce a un alto ruido en los datos y reduce la robustez, dificultando una percepción consistente.

Más allá de estos desafíos individuales de los sensores, muchas aplicaciones robóticas avanzadas recurren a un enfoque de "apilamiento de sensores", combinando LiDAR, cámaras y Unidades de Medición Inercial (IMU). Sin embargo, esta integración multisensorial introduce sus propios problemas: desarrollo complejo de controladores, fusión de datos ardua, calibración laboriosa y despliegue difícil. Los sistemas resultantes, voluminosos y complejos, a menudo no son adecuados para la producción en masa, creando barreras significativas para el desarrollo escalable de la robótica.

Presentando el RoboSense AC1: Una Nueva Era en Tecnología de Cámaras Activas

En respuesta a estos desafíos persistentes y a las crecientes demandas de la robótica inteligente, RoboSense lanzó oficialmente su innovadora  Cámara Activa, el AC1, junto con su completo  ecosistema AI-Ready. El AC1 representa una solución disruptiva y todo en uno para el desarrollo de percepción robótica, replanteando fundamentalmente cómo las máquinas "ven".

El RoboSense AC1 está diseñado para proporcionar  información fusionada a nivel de hardware que abarca  profundidad, color y postura de movimiento. Este enfoque innovador libera las configuraciones de percepción robótica del método tradicional y engorroso de apilar sensores dispares. El resultado es una  solución simple, eficiente y comercialmente viable diseñada para la producción en masa. Complementando este avance en hardware, el ecosistema AI-Ready equipa a los desarrolladores con herramientas de software esenciales y algoritmos de código abierto, mejorando drásticamente la eficiencia del desarrollo y acortando los ciclos de proyecto.

El Verdadero Ojo del Robot: La Innovación Central y el Rendimiento Superior del AC1

El AC1 es más que una mejora incremental; representa un salto cualitativo en las capacidades de percepción 3D. La profunda innovación de RoboSense a nivel de hardware, basada en su tecnología de chip LiDAR de pila completa producida en masa, permite que el AC1 logre una  fusión sincrónica espacio-temporal de información de profundidad, color y postura de movimiento. Esta recolección activa de datos trasciende la recepción pasiva, ofreciendo una comprensión ambiental sin precedentes.

¿Por qué Elegir RoboSense AC1?

Especificaciones Técnicas Clave y Ventajas del RoboSense AC1:

• Fusión Multimodal a Nivel de Hardware: El AC1 fusiona de manera única datos de profundidad LiDAR, color RGB y datos IMU a nivel de hardware. Esto significa salidas sincronizadas de profundidad precisa, imágenes coloridas vibrantes y postura de movimiento exacta, eliminando problemas de asincronía de datos y errores acumulativos de calibración comunes en sistemas multisensor. Para tareas dinámicas como la evitación de obstáculos, los robots obtienen nubes de puntos y imágenes semánticas en tiempo real y con alta precisión, percibiendo simultáneamente la posición, forma y movimiento de un objeto.
• Detección de Profundidad Ultra Precisa: Alcanza una impresionante  precisión de 3 cm (1σ), proporcionando datos espaciales 3D exactos críticos para SLAM avanzado y navegación autónoma. Esta precisión se mantiene estable a lo largo de su rango operativo.
• Capacidad de Alcance Extendida: Ofrece una distancia máxima de alcance de  70 metros, un aumento significativo del  600 % en comparación con muchas cámaras 3D tradicionales, permitiendo a los robots percibir más lejos y planificar con mayor eficacia.
• Amplio Campo de Visión (CdV): Cuenta con un amplio  CdV de profundidad de 120° × 60° y un  CdV RGB de 144° × 78°. Este CdV fusionado ultra amplio es  un 70 % mayor que las cámaras 3D tradicionales, asegurando una conciencia completa de la escena y un seguimiento robusto de objetos.

• Robustez Ambiental Inigualable: El AC1 opera de manera confiable bajo condiciones desafiantes, incluyendo  100kLux de luz solar directa. Su rendimiento de alcance no se ve afectado por variaciones de luz, asegurando datos consistentes tanto en plena luz del día como en completa oscuridad. Esta capacidad otorga a los robots libertad visual "para todo clima y terreno", permitiendo operar en diversos escenarios interiores y exteriores.
• Diseño Compacto y Resistente: Diseñado como un módulo sólido y ligero, el AC1 es solo  1/3 del tamaño de los sistemas multisensor tradicionales. Está construido para soportar temperaturas extremas desde  -20°C hasta 60°C, haciéndolo lo suficientemente robusto para diversas plataformas móviles e industriales.
• Solución Económica: Con su diseño altamente integrado, el AC1 tiene un costo por dispositivo  40 % menor que ensamblar cámaras y unidades LiDAR por separado, allanando el camino para una adopción comercial más amplia y producción en masa.
  

El Ecosistema AI-Ready: Potenciando a los Desarrolladores, Acelerando la Comercialización

La innovación del RoboSense AC1 va más allá del hardware. Su indispensable  ecosistema AI-Ready está diseñado para transformar fundamentalmente el ciclo de desarrollo y acelerar la comercialización de robots inteligentes.

Este ecosistema integral incluye:

• AC Studio: Un conjunto de herramientas todo en uno que proporciona un  kit de desarrollo de software (SDK) de código abierto con controladores, recolección de datos de nodos, herramientas de calibración de datos, interfaces de fusión de datos y entornos de compilación cruzada. Esto permite a los desarrolladores pasar de dedicar meses a "reinventar la rueda" en tareas básicas de software a construir rápidamente con bloques, acortando significativamente los tiempos de despliegue.
• Algoritmos de Código Abierto: AC Studio ofrece algoritmos centrales para funciones críticas como  localización, SLAM (Localización y Mapeo Simultáneos), esparcimiento gaussiano 3D (para reconstrucción eficiente de nubes de puntos),  detección y reconocimiento de objetos, segmentación semántica y fusión multimodal de nubes de puntos y visión. Esto permite a los desarrolladores evitar el desarrollo de algoritmos básicos y dedicarse directamente al desarrollo secundario orientado a escenarios y funciones.
• WIKI y Conjuntos de Datos: Una WIKI completa sirve como centro de documentación para desarrolladores sobre la Cámara Activa y su ecosistema. Además, conjuntos de datos seleccionados para diversos escenarios se irán liberando gradualmente de forma gratuita, proporcionando datos valiosos para el entrenamiento de modelos de inteligencia artificial.

Este robusto ecosistema AI-Ready facilita un modelo rápido de iteración de software, impulsando la producción y comercialización. El rico ADN de inteligencia artificial de RoboSense, respaldado por décadas de experiencia en modelos de IA, bases de datos y centros de supercomputación, lo posiciona como una de las pocas empresas que integran capacidades avanzadas de sensores con algoritmos de IA robustos y desarrollo de hardware.

Ampliando Horizontes: Aplicaciones Versátiles del RoboSense AC1

El RoboSense AC1, con su fusión a nivel de hardware y poderoso ecosistema AI-Ready, está listo para desbloquear una amplia gama de aplicaciones que requieren información precisa de profundidad, color y postura de movimiento.

• Navegación Robótica y SLAM: Facilita SLAM preciso y navegación autónoma para vehículos guiados automáticos (AGV), robots de servicio y robots humanoides, incluso en entornos complejos y dinámicos.
• Sistemas Avanzados de IA y Visión: Soporta localización avanzada, detección robusta de obstáculos y tareas sofisticadas de reconocimiento de objetos.
• Versatilidad Interior y Exterior: Su rendimiento a prueba de luz solar asegura operación confiable en diversos escenarios interiores y exteriores desafiantes.
• Entornos de Gemelos Digitales y Modelado 3D: Los datos 3D precisos que ofrece el AC1 son ideales para construir gemelos digitales, escaneo 3D, monitoreo ambiental y control de inventarios.
• Robótica Industrial y de Consumo Específica:
  • Vehículos Autónomos: Mejora la percepción para sistemas de conducción autónoma más seguros y confiables.
  • Robots Industriales: Incrementa la precisión en tareas como ensamblaje, inspección de calidad y logística.
  • Robots Domésticos: Permite una navegación, interacción y ejecución de tareas más inteligentes en entornos domésticos complejos.
  • Cortacéspedes Inteligentes: Tradicionalmente, la identificación precisa de límites y la evitación de obstáculos en condiciones climáticas variables son grandes desafíos. Un cortacésped inteligente equipado con AC1 puede identificar con precisión terrenos complejos, detectar límites del césped con precisión centimétrica y evitar obstáculos como juguetes o decoraciones con sensibilidad. Su robustez asegura operación estable incluso en lluvia o niebla, optimizando dinámicamente rutas para una cobertura eficiente y uniforme.
  • Robots Humanoides: El tamaño compacto y los datos fusionados a nivel de hardware son especialmente beneficiosos para humanoides donde el espacio de despliegue es limitado y la calibración compleja de sensores es un reto.

Expertos destacados reconocen el potencial transformador del AC1. Li Yuexuan, ingeniero de algoritmos en el Centro Nacional y Local de Investigación en Ingeniería para Robots Humanoides, señaló: "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. El AC1 ahorra espacio de despliegue, puede fusionar directamente algoritmos para imágenes, nubes de puntos e IMU, y logra excelentes resultados en SLAM, percepción y localización."

Yang Guodong, cofundador de Lingbao CASBOT y jefe del Centro de I+D de Inteligencia de Movimiento, añadió: "Nuestros equipos de percepción y hardware están muy satisfechos con el 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."

Conclusión: Abriendo el Camino para Robots Verdaderamente Inteligentes

El RoboSense AC1 rompe fundamentalmente las limitaciones de las cámaras 3D tradicionales, ofreciendo un rendimiento superior que satisface las exigentes necesidades de percepción de los robots inteligentes modernos. Permite una evitación segura de obstáculos, mapeo de alta fidelidad y coordinación precisa ojo-mano tanto para operaciones interiores como exteriores, mejorando significativamente la eficiencia y seguridad en diversas aplicaciones.

Como líder mundial en plataformas tecnológicas para robótica, RoboSense, a través de la  Cámara de Profundidad LiDAR AC1 y su  ecosistema AI-Ready, establece un nuevo estándar para la percepción en la industria de la robótica inteligente. Al proporcionar una solución integral y cerrada de fusión desde el hardware hasta los algoritmos, RoboSense reduce drásticamente la barrera de I+D para los desarrolladores de robots. Su alta relación costo-beneficio y facilidad de uso democratizan las capacidades avanzadas de percepción, permitiendo a empresas de todos los tamaños desarrollar rápidamente productos robóticos de vanguardia.

El AC1 representa un cambio crucial en la visión robótica – de la "imagen pasiva" a la  "percepción activa." No es simplemente un reemplazo para las cámaras 3D existentes, sino una solución robusta a las limitaciones de compatibilidad y aplicación de los complejos conjuntos multisensor de visión. Encierra una nueva filosofía tecnológica: la integración profunda de hardware y algoritmos para dotar a los robots de una percepción que realmente trasciende los sentidos humanos, impulsándonos hacia la inteligencia espacial.

Para los desarrolladores, el ecosistema AI-Ready del AC1 los transforma de usuarios de herramientas en líderes de innovación. Para la industria, esto marca una revolución en eficiencia y el amanecer de la próxima evolución de robots inteligentes. A medida que la línea de productos Cámara Activa se expanda, RoboSense continuará impulsando la evolución de la tecnología de percepción robótica. Cuando más robots estén equipados con sistemas de visión que realmente "superen al ojo humano", la digitalización e intelectualización del mundo físico dejarán de ser ciencia ficción para convertirse en una realidad tangible y omnipresente.

Referencias

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