RoboSense AC1 : Caméra de profondeur LiDAR IA de précision pour la robotique et la cartographie simultanée (SLAM)

Les progrès rapides de l'intelligence artificielle, de la conduite autonome et de la robotique exigent continuellement des technologies de détection plus sophistiquées. Dans ce paysage en évolution, les caméras de profondeur sont devenues des composants essentiels, permettant aux machines de percevoir leur environnement avec une troisième dimension cruciale – la profondeur. Pour les novices dans ce domaine, une caméra de profondeur mesure la distance précise entre elle-même et les objets dans son champ de vision, transformant fondamentalement la manière dont les robots interagissent avec le monde physique.

Alors que les caméras RGB 2D traditionnelles capturent des données visuelles vives, elles manquent intrinsèquement d’informations précises sur la distance, obligeant les systèmes à déduire la profondeur plutôt qu’à la mesurer directement. Cette limitation constitue un obstacle majeur pour les tâches sophistiquées nécessitant une conscience spatiale. En revanche, les caméras de profondeur fournissent des données explicites sur la distance qui, combinées aux coordonnées X et Y, permettent de calculer des positions spatiales 3D précises pour chaque point d’une scène.

Les défis persistants de la vision 3D traditionnelle

Les technologies actuelles de caméras de profondeur grand public – incluant la lumière structurée, le temps de vol indirect (iToF) et la vision stéréoscopique – présentent chacune un ensemble unique de compromis :

• Sensibilité de la vision stéréoscopique : Les caméras stéréo RGB reposent fortement sur la correspondance des caractéristiques d’image. Leur performance peut fortement se dégrader en faible luminosité, en cas de surexposition ou dans des scènes manquant de texture suffisante pour une extraction fiable des caractéristiques.
• Limites de la lumière structurée : Bien qu’offrant une reconstruction 3D de haute précision à courte portée, la lumière structurée est vulnérable aux interférences de la lumière ambiante. Ses motifs projetés peuvent être effacés dans des environnements lumineux, la rendant inefficace à longue distance (généralement au-delà de 5 mètres) ou en extérieur.
• Problèmes de bruit du iToF : La technologie iToF offre une mesure rapide des distances, mais son signal est sujet aux réflexions multiples, entraînant souvent un bruit élevé des données et une robustesse réduite, ce qui nuit à une perception constante.

Au-delà de ces défis propres à chaque capteur, de nombreuses applications robotiques avancées recourent à une approche de « superposition de capteurs », combinant LiDAR, caméras et unités de mesure inertielle (IMU). Cependant, cette intégration multi-capteurs introduit son lot de problèmes : développement complexe des pilotes, fusion de données ardue, calibrage fastidieux et déploiement difficile. Les systèmes volumineux et complexes qui en résultent sont souvent mal adaptés à la production de masse, créant des barrières importantes au développement à grande échelle de la robotique.

Présentation du RoboSense AC1 : une nouvelle ère pour la technologie des caméras actives

En réponse à ces défis persistants et aux exigences croissantes de la robotique intelligente, RoboSense a officiellement lancé sa révolutionnaire  Caméra Active, l’AC1, accompagnée de son  écosystème prêt pour l’IA. L’AC1 représente une solution révolutionnaire et complète pour le développement de la perception robotique, repensant fondamentalement la manière dont les machines « voient ».

Le RoboSense AC1 est conçu pour fournir une  fusion d’informations au niveau matériel englobant la  profondeur, la couleur et la posture de mouvement. Cette approche innovante libère la configuration de la perception robotique de la méthode traditionnelle et lourde consistant à empiler des capteurs disparates. Le résultat est une  solution simple, efficace et commercialement viable adaptée à la production de masse. En complément de cette avancée matérielle, l’écosystème prêt pour l’IA offre aux développeurs des outils logiciels essentiels et des algorithmes open source, améliorant considérablement l’efficacité du développement et raccourcissant les cycles de projet.

Le véritable œil du robot : l’innovation centrale et la performance supérieure de l’AC1

L’AC1 n’est pas une simple amélioration incrémentale ; il représente un saut qualitatif dans les capacités de perception 3D. L’innovation profonde de RoboSense au niveau matériel, fondée sur sa technologie de puce LiDAR complète produite en série, permet à l’AC1 d’atteindre une  fusion synchronisée spatiotemporelle des informations de profondeur, de couleur et de posture de mouvement. Cette collecte active des données dépasse la simple réception passive, offrant une compréhension environnementale sans précédent.

Pourquoi choisir le RoboSense AC1 ?

Principales spécifications techniques et avantages du RoboSense AC1 :

• Fusion multimodale au niveau matériel : L’AC1 fusionne de manière unique les données LiDAR de profondeur, les couleurs RGB et les données IMU au niveau matériel. Cela signifie des sorties synchronisées de profondeur précise, d’images colorées éclatantes et de posture de mouvement exacte, éliminant les problèmes d’asynchronisme des données et les erreurs cumulées de calibrage fréquentes dans les systèmes multi-capteurs. Pour les tâches dynamiques comme l’évitement d’obstacles, les robots bénéficient de nuages de points et d’images sémantiques en temps réel et haute précision, percevant simultanément la position, la forme et le mouvement d’un objet.
• Détection de profondeur ultra-précise : Atteint une impressionnante  précision de 3 cm (1σ), fournissant des données spatiales 3D pointues, essentielles pour la localisation et cartographie simultanées (SLAM) avancées et la navigation autonome. Cette précision reste stable sur toute sa plage d’utilisation.
• Capacité de portée étendue : Offre une distance maximale de mesure de  70 mètres, soit une augmentation significative de  600 % par rapport à de nombreuses caméras 3D traditionnelles, permettant aux robots de percevoir plus loin et de mieux planifier.
• Champ de vision étendu (FoV) : Dispose d’un large  champ de vision de profondeur de 120° × 60° et d’un  champ de vision RGB de 144° × 78°. Ce champ de vision fusionné ultra-large est  70 % plus grand que celui des caméras 3D traditionnelles, assurant une conscience complète de la scène et un suivi robuste des objets.

• Robustesse environnementale inégalée : L’AC1 fonctionne de manière fiable dans des conditions difficiles, y compris sous  100 000 lux de lumière solaire directe. Ses performances de mesure ne sont pas affectées par les variations de lumière, garantissant des données constantes en plein jour ou dans l’obscurité totale. Cette capacité offre aux robots une liberté visuelle « tous temps, tous terrains », leur permettant d’opérer dans divers environnements intérieurs et extérieurs.
• Conception compacte et robuste : Conçu comme un module léger et à l’état solide, l’AC1 ne fait qu’ un tiers de la taille des configurations multi-capteurs traditionnelles. Il est construit pour résister à des températures extrêmes allant de  -20 °C à 60 °C, le rendant assez robuste pour diverses plateformes mobiles et industrielles.
• Solution économique : Grâce à sa conception très intégrée, l’AC1 présente un coût unitaire  40 % inférieur à l’assemblage de caméras et d’unités LiDAR séparées, ouvrant la voie à une adoption commerciale plus large et à la production de masse.
  

L’écosystème prêt pour l’IA : donner du pouvoir aux développeurs, accélérer la commercialisation

L’innovation du RoboSense AC1 dépasse le matériel. Son indispensable  écosystème prêt pour l’IA est conçu pour remodeler fondamentalement le cycle de développement et accélérer la commercialisation des robots intelligents.

Ce vaste écosystème comprend :

• AC Studio : Une suite d’outils tout-en-un fournissant un  kit de développement logiciel open source avec pilotes, collecte de données de nœuds, outils de calibrage des données, interfaces de fusion des données et environnements de compilation croisée. Cela permet aux développeurs de passer de plusieurs mois à « réinventer la roue » sur des tâches logicielles basiques à une construction rapide par « blocs », réduisant considérablement les temps de déploiement.
• Algorithmes open source : AC Studio offre des algorithmes de base pour des fonctions critiques telles que la  localisation, SLAM (localisation et cartographie simultanées), éclatement gaussien 3D (pour une reconstruction efficace des nuages de points),  détection et reconnaissance d’objets, segmentation sémantique, et fusion multimodale de nuages de points et de vision. Cela permet aux développeurs de contourner le développement d’algorithmes fondamentaux et de se concentrer directement sur le développement secondaire orienté scénarios et fonctions.
• WIKI & jeux de données : Un WIKI complet sert de centre de documentation pour les développeurs sur la Caméra Active et son écosystème. De plus, des jeux de données sélectionnés pour divers scénarios seront progressivement mis à disposition gratuitement, fournissant des données d’entraînement précieuses pour les modèles d’IA.

Ce robuste écosystème prêt pour l’IA facilite un modèle d’itération logicielle rapide, stimulant la mise en produit et la commercialisation. L’ADN riche en IA de RoboSense, soutenu par des décennies d’expérience dans les modèles d’IA, bases de données et centres de supercalcul, en fait l’une des rares entreprises à intégrer des capacités avancées de capteurs avec des algorithmes IA robustes et une R&D matérielle.

Élargir les horizons : applications polyvalentes du RoboSense AC1

Le RoboSense AC1, avec sa fusion au niveau matériel et son puissant écosystème prêt pour l’IA, est prêt à débloquer une vaste gamme d’applications nécessitant des informations précises sur la profondeur, la couleur et la posture de mouvement.

• Navigation robotique & SLAM : Facilite la localisation et cartographie simultanées précises ainsi que la navigation autonome pour les véhicules à guidage automatique (AGV), robots de service et robots humanoïdes, même dans des environnements complexes et dynamiques.
• Systèmes avancés d’IA & de vision : Soutient la localisation avancée, la détection robuste d’obstacles et les tâches sophistiquées de reconnaissance d’objets.
• Polyvalence intérieure & extérieure : Sa performance à l’épreuve de la lumière solaire garantit un fonctionnement fiable dans divers scénarios intérieurs et extérieurs difficiles.
• Environnements jumeaux numériques & modélisation 3D : Les données 3D précises fournies par l’AC1 sont idéales pour la construction de jumeaux numériques, la numérisation 3D, la surveillance environnementale et le contrôle des stocks.
• Robots industriels et domestiques spécifiques :
  • Véhicules autonomes : Améliore la perception pour des systèmes de conduite autonome plus sûrs et fiables.
  • Robots industriels : Améliore la précision pour des tâches telles que l’assemblage, l’inspection qualité et la logistique.
  • Robots domestiques : Permet une navigation, une interaction et une exécution des tâches plus intelligentes dans des environnements domestiques complexes.
  • Tondeuses intelligentes : Traditionnellement, l’identification précise des limites et l’évitement des obstacles dans des conditions météorologiques variables sont des points sensibles majeurs. Une tondeuse intelligente équipée de l’AC1 peut identifier avec précision un terrain complexe, détecter les limites de la pelouse avec une précision au centimètre près et éviter avec sensibilité les obstacles tels que jouets ou décorations. Sa robustesse assure un fonctionnement stable même sous la pluie ou le brouillard, optimisant dynamiquement les trajets pour une couverture efficace et uniforme.
  • Robots humanoïdes : La taille compacte et les données fusionnées au niveau matériel sont particulièrement bénéfiques pour les humanoïdes où l’espace de déploiement est limité et où le calibrage complexe des capteurs est un défi.

Des experts de premier plan reconnaissent le potentiel transformateur de l’AC1. Li Yuexuan, ingénieur en algorithmes au Centre national et local de recherche en ingénierie pour les robots humanoïdes, a noté : « L’espace disponible pour déployer des capteurs sur les robots humanoïdes existants est limité, calibrer et aligner différents capteurs séparément est fastidieux, et il manque des algorithmes de fusion multi-capteurs faciles à utiliser. L’AC1 économise de l’espace de déploiement, peut fusionner directement les algorithmes pour images, nuages de points et IMU, et obtient d’excellents résultats en SLAM, perception et localisation. »

Yang Guodong, cofondateur de Lingbao CASBOT et responsable du Centre de R&D en intelligence du mouvement, a ajouté : « Nos équipes de perception et de matériel sont très satisfaites de l’AC1. Il élimine non seulement le travail fastidieux de calibrage et d’alignement séparé des capteurs, mais réduit aussi le nombre de composants matériels, économisant de l’espace interne, ce qui est très favorable à la conception de robots humanoïdes compacts. »

Conclusion : ouvrir la voie aux robots véritablement intelligents

Le RoboSense AC1 franchit fondamentalement les limites des caméras 3D traditionnelles, offrant des performances supérieures répondant aux besoins exigeants de perception des robots intelligents modernes. Il permet un évitement sûr des obstacles, une cartographie haute fidélité et une coordination main-œil précise pour les opérations intérieures et extérieures, améliorant significativement l’efficacité et la sécurité dans diverses applications.

En tant que leader mondial des plateformes technologiques robotiques, RoboSense, à travers la  caméra de profondeur LiDAR AC1 et son  écosystème prêt pour l’IA, établit une nouvelle norme pour la perception dans l’industrie de la robotique intelligente. En fournissant une solution complète et bouclée de la fusion du matériel aux algorithmes, RoboSense réduit drastiquement la barrière de R&D pour les développeurs de robots. Son excellent rapport qualité-prix et sa facilité d’utilisation démocratisent les capacités avancées de perception, permettant aux entreprises de toutes tailles de développer rapidement des produits robotiques de pointe.

L’AC1 marque un tournant décisif dans la vision robotique – passant de « l’imagerie passive » à la  « perception active ». Ce n’est pas simplement un remplacement des caméras 3D existantes, mais une solution robuste aux limites de compatibilité et d’application des empilements complexes de capteurs multi-vision. Il incarne une nouvelle philosophie technologique : une intégration profonde du matériel et des algorithmes pour doter les robots d’une perception qui dépasse véritablement les sens humains, nous propulsant vers l’intelligence spatiale.

Pour les développeurs, l’écosystème prêt pour l’IA de l’AC1 les transforme d’utilisateurs d’outils en leaders de l’innovation. Pour l’industrie, cela marque une révolution d’efficacité et l’aube de la prochaine évolution des robots intelligents. À mesure que la gamme de produits Caméra Active s’élargira, RoboSense continuera de piloter l’évolution de la technologie de perception robotique. Lorsque davantage de robots seront équipés de systèmes de vision qui « surpassent véritablement l’œil humain », la numérisation et l’intellectualisation du monde physique passeront de la science-fiction à une réalité tangible et omniprésente.

Références

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