RoboSense AC1: Precyzyjna kamera głębi LiDAR z sztuczną inteligencją do robotyki i mapowania SLAM

Szybki rozwój sztucznej inteligencji, autonomicznej jazdy oraz robotyki nieustannie wymaga coraz bardziej zaawansowanych technologii sensorycznych. W tym zmieniającym się środowisku kamery głębi stały się kluczowymi elementami, umożliwiając maszynom postrzeganie otoczenia z istotnym trzecim wymiarem – głębią. Dla osób początkujących w tej dziedzinie kamera głębi mierzy dokładną odległość między sobą a obiektami w polu widzenia, zasadniczo zmieniając sposób, w jaki roboty wchodzą w interakcję ze światem fizycznym.

Podczas gdy tradycyjne dwuwymiarowe kamery RGB rejestrują żywe dane wizualne, brakuje im precyzyjnej informacji o odległości, co zmusza systemy do wnioskowania o głębi zamiast jej bezpośredniego pomiaru. To ograniczenie stanowi poważną przeszkodę dla zaawansowanych zadań wymagających świadomości przestrzennej. W przeciwieństwie do tego kamery głębi dostarczają wyraźne dane o odległości, które w połączeniu z współrzędnymi X i Y pozwalają na obliczenie dokładnych trójwymiarowych pozycji przestrzennych każdego punktu w scenie.

Trwałe wyzwania tradycyjnego widzenia 3D

Obecne popularne technologie kamer głębi – w tym światło strukturalne, pośredni pomiar czasu przelotu (iToF) oraz widzenie stereoskopowe – każda z nich niesie ze sobą unikalny zestaw kompromisów:

• Czułość widzenia stereoskopowego: Kamery stereoskopowe RGB w dużej mierze opierają się na dopasowywaniu cech obrazu. Ich wydajność może znacznie spadać przy słabym oświetleniu, prześwietleniu lub w scenach pozbawionych wystarczającej tekstury do wiarygodnego wyodrębniania cech.
• Ograniczenia światła strukturalnego: Chociaż oferuje wysoką precyzję rekonstrukcji 3D na krótkim dystansie, światło strukturalne jest podatne na zakłócenia światłem otoczenia. Rzucane wzory mogą zostać zmyte w jasnym środowisku, co czyni tę technologię nieskuteczną na większych odległościach (zwykle powyżej 5 metrów) lub na zewnątrz.
• Problemy z szumem iToF: Technologia iToF zapewnia szybkie pomiary odległości, ale jej sygnał jest podatny na wielodrogowe odbicia, co często prowadzi do wysokiego poziomu szumów danych i zmniejszonej odporności, utrudniając spójną percepcję.

Poza tymi indywidualnymi wyzwaniami sensorów, wiele zaawansowanych zastosowań robotycznych stosuje podejście „nakładania sensorów”, łącząc LiDAR, kamery i jednostki pomiaru inercyjnego (IMU). Jednak ta integracja wielu sensorów wprowadza własne problemy: skomplikowane tworzenie sterowników, trudną fuzję danych, żmudną kalibrację i trudności w wdrożeniu. Powstałe masywne, złożone systemy często nie nadają się do masowej produkcji, tworząc poważne bariery dla skalowalnego rozwoju robotyki.

Przedstawiamy RoboSense AC1: Nową erę aktywnej technologii kamer

W odpowiedzi na te trwałe wyzwania i rosnące wymagania inteligentnej robotyki, RoboSense oficjalnie wprowadziło przełomową Aktywną Kamerę AC1, oraz jej kompleksowy ekosystem AI-Ready. AC1 stanowi przełomowe, kompleksowe rozwiązanie dla rozwoju percepcji robotów, zasadniczo zmieniając sposób, w jaki maszyny „widzą”.

RoboSense AC1 został zaprojektowany, aby dostarczać informacje zintegrowane na poziomie sprzętowym obejmujące głębię, kolor i postawę ruchu. To innowacyjne podejście uwalnia konfiguracje percepcji robotów od tradycyjnej, uciążliwej metody nakładania różnych sensorów. Efektem jest proste, wydajne i komercyjnie opłacalne rozwiązanie gotowe do masowej produkcji. Uzupełniając ten sprzętowy przełom, ekosystem AI-Ready wyposażony jest w niezbędne narzędzia programowe i otwarte algorytmy, znacznie poprawiając efektywność rozwoju i skracając cykle projektowe.

Prawdziwe oko robota: kluczowa innowacja i doskonała wydajność AC1

AC1 to nie tylko stopniowa poprawa; to jakościowy skok w możliwościach percepcji 3D. Głęboka innowacja RoboSense na poziomie sprzętowym, oparta na masowo produkowanej technologii pełnego stosu chipów LiDAR, pozwala AC1 osiągnąć synchroniczną fuzję czasowo-przestrzenną informacji o głębi, kolorze i postawie ruchu. To aktywne zbieranie danych wykracza poza bierne odbieranie, oferując bezprecedensowe zrozumienie otoczenia.

Dlaczego warto wybrać RoboSense AC1?

Kluczowe dane techniczne i zalety RoboSense AC1:

• Fuzja wielomodalna na poziomie sprzętowym: AC1 unikalnie łączy dane LiDAR o głębi, kolor RGB oraz dane IMU na poziomie sprzętowym. Oznacza to zsynchronizowane wyjścia precyzyjnej głębi, żywych obrazów kolorowych i dokładnej postawy ruchu, eliminując problemy z asynchronicznością danych i kumulacją błędów kalibracji, typowe dla systemów wielosensorowych. W zadaniach dynamicznych, takich jak unikanie przeszkód, roboty zyskują w czasie rzeczywistym wysokoprecyzyjne chmury punktów i obrazy semantyczne, jednocześnie postrzegając pozycję, kształt i ruch obiektu.
• Bardzo precyzyjne wykrywanie głębi: Osiąga imponującą dokładność 3 cm (1σ), dostarczając precyzyjne dane przestrzenne 3D niezbędne do zaawansowanego SLAM i autonomicznej nawigacji. Ta dokładność pozostaje stabilna w całym zakresie działania.
• Rozszerzony zasięg pomiaru: Oferuje maksymalny zasięg pomiaru do 70 metrów, co stanowi znaczący 600% wzrost w porównaniu z wieloma tradycyjnymi kamerami 3D, pozwalając robotom dostrzegać dalej i skuteczniej planować.
• Szerokie pole widzenia (FoV): Posiada szerokie pole widzenia głębi 120° × 60° oraz pole widzenia RGB 144° × 78°. To połączone ultra-szerokie pole widzenia jest o 70% większe niż w tradycyjnych kamerach 3D, zapewniając kompleksową świadomość sceny i solidne śledzenie obiektów.

• Niezrównana odporność na warunki środowiskowe: AC1 działa niezawodnie w trudnych warunkach, w tym przy 100 tys. luksów bezpośredniego światła słonecznego. Jego wydajność pomiaru nie jest zależna od zmiennych warunków oświetleniowych, zapewniając spójne dane zarówno w jasnym świetle dziennym, jak i całkowitej ciemności. Ta zdolność daje robotom „całoroczną, uniwersalną” swobodę widzenia, umożliwiając działanie w różnych scenariuszach wewnętrznych i zewnętrznych.
• Kompaktowa i wytrzymała konstrukcja: Zaprojketowany jako lekki, solidny moduł, AC1 jest tylko 1/3 wielkości tradycyjnych zestawów wielosensorowych. Jest odporny na ekstremalne temperatury od -20°C do 60°C, co czyni go wytrzymałym na różne platformy mobilne i przemysłowe.
• Ekonomiczne rozwiązanie: Dzięki wysoko zintegrowanej konstrukcji, koszt pojedynczego urządzenia AC1 jest o 40% niższy niż koszt zestawienia oddzielnych kamer i jednostek LiDAR, otwierając drogę do szerszego zastosowania komercyjnego i masowej produkcji.
  

Ekosystem AI-Ready: Wsparcie dla twórców, przyspieszenie komercjalizacji

Innowacja RoboSense AC1 wykracza poza sprzęt. Niezbędny ekosystem AI-Ready został zaprojektowany, aby zasadniczo zmienić cykl rozwoju i przyspieszyć komercjalizację inteligentnych robotów.

Ten kompleksowy ekosystem obejmuje:

• AC Studio: Jedno miejsce z narzędziami oferującymi otwarte SDK ze sterownikami, zbieraniem danych węzłów, narzędziami kalibracji danych, interfejsami fuzji danych oraz środowiskami do kompilacji krzyżowej. Pozwala to twórcom przejść od miesięcy „wynajdywania koła na nowo” w podstawowych zadaniach programowych do szybkiego „budowania z klocków”, znacznie skracając czas wdrożenia.
• Otwarte algorytmy: AC Studio oferuje podstawowe algorytmy do kluczowych funkcji, takich jak lokalizacja, SLAM (jednoczesna lokalizacja i mapowanie), trójwymiarowe rozpraszanie Gaussa (do efektywnej rekonstrukcji chmur punktów), wykrywanie i rozpoznawanie obiektów, segmentacja semantyczna oraz fuzja wielomodalna chmur punktów i obrazu. Umożliwia to twórcom pominięcie podstawowego rozwoju algorytmów i bezpośrednie zaangażowanie się w rozwój scenariuszowy i funkcjonalny.
• WIKI i zbiory danych: Obszerna WIKI służy jako centrum dokumentacji dla twórców dotyczącej Aktywnej Kamery i jej ekosystemu. Ponadto, wyselekcjonowane zbiory danych dla różnych scenariuszy będą stopniowo udostępniane bezpłatnie, dostarczając cenne dane treningowe dla modeli AI.

Ten solidny ekosystem AI-Ready umożliwia szybki model iteracji oprogramowania, napędzając produktowanie i komercjalizację. Bogate doświadczenie RoboSense w dziedzinie AI, poparte dekadami pracy nad modelami AI, bazami danych i centrami superkomputerowymi, plasuje firmę wśród nielicznych łączących zaawansowane możliwości sensorów z solidnymi algorytmami AI i badaniami sprzętowymi.

Poszerzanie horyzontów: wszechstronne zastosowania RoboSense AC1

RoboSense AC1, dzięki fuzji na poziomie sprzętowym i potężnemu ekosystemowi AI-Ready, jest gotowy do otwarcia szerokiego wachlarza zastosowań wymagających precyzyjnych informacji o głębi, kolorze i postawie ruchu.

• Nawigacja robotów i SLAM: Umożliwia precyzyjny SLAM i autonomiczną nawigację dla pojazdów AGV, robotów usługowych oraz robotów humanoidalnych, nawet w złożonych, dynamicznych środowiskach.
• Zaawansowane systemy AI i widzenia: Wspiera zaawansowaną lokalizację, solidne wykrywanie przeszkód oraz wyrafinowane zadania rozpoznawania obiektów.
• Wszechstronność wewnątrz i na zewnątrz: Jego odporność na światło słoneczne zapewnia niezawodne działanie w różnych scenariuszach wewnętrznych i wymagających warunkach zewnętrznych.
• Środowiska cyfrowych bliźniaków i modelowanie 3D: Precyzyjne dane 3D generowane przez AC1 są idealne do tworzenia cyfrowych bliźniaków, skanowania 3D, monitoringu środowiska i nadzoru nad zapasami.
• Specyficzne roboty przemysłowe i konsumenckie:
  • Pojazdy autonomiczne: Poprawia percepcję dla bezpieczniejszych i bardziej niezawodnych systemów samojezdnych.
  • Roboty przemysłowe: Podnosi precyzję w zadaniach takich jak montaż, kontrola jakości i logistyka.
  • Roboty domowe: Umożliwia inteligentniejszą nawigację, interakcję i wykonywanie zadań w złożonych warunkach domowych.
  • Inteligentne kosiarki: Tradycyjnie precyzyjne wyznaczanie granic i unikanie przeszkód w zmiennych warunkach pogodowych stanowiły duże wyzwanie. Kosiarka wyposażona w AC1 może dokładnie rozpoznawać skomplikowany teren, wykrywać granice trawnika z centymetrową precyzją oraz czuło omijać przeszkody, takie jak zabawki czy ozdoby. Jej odporność zapewnia stabilną pracę nawet podczas deszczu czy mgły, dynamicznie optymalizując trasy dla efektywnego i równomiernego pokrycia.
  • Roboty humanoidalne: Kompaktowy rozmiar i sprzętowo zintegrowane dane są szczególnie korzystne dla humanoidów, gdzie przestrzeń montażowa jest ograniczona, a kalibracja wielu sensorów stanowi wyzwanie.

Wiodący eksperci dostrzegają transformacyjny potencjał AC1. Li Yuexuan, inżynier algorytmów w Krajowym i Lokalnym Wspólnym Centrum Badawczym Robotów Humanoidalnych, zauważył: „Przestrzeń dostępna na montaż sensorów w istniejących robotach humanoidalnych jest ograniczona, kalibracja i wyrównanie różnych sensorów osobno jest uciążliwe, a brak jest łatwych w użyciu algorytmów fuzji wielosensorowej. AC1 oszczędza miejsce montażowe, może bezpośrednio łączyć algorytmy dla obrazów, chmur punktów i IMU oraz osiąga doskonałe wyniki SLAM, percepcji i lokalizacji.”

Yang Guodong, współzałożyciel Lingbao CASBOT i szef Centrum Badawczo-Rozwojowego Inteligencji Ruchu, dodał: „Nasze zespoły percepcji i sprzętu są bardzo zadowolone z AC1. Nie tylko eliminuje uciążliwą pracę kalibracji i wyrównania różnych sensorów osobno, ale także zmniejsza liczbę komponentów sprzętowych, oszczędzając miejsce wewnętrzne, co jest bardzo przyjazne dla projektowania kompaktowych robotów humanoidalnych.”

Podsumowanie: torowanie drogi dla prawdziwie inteligentnych robotów

RoboSense AC1 zasadniczo przełamuje ograniczenia tradycyjnych kamer 3D, oferując doskonałą wydajność spełniającą wymagające potrzeby percepcyjne nowoczesnych inteligentnych robotów. Umożliwia bezpieczne unikanie przeszkód, wierne mapowanie oraz precyzyjną koordynację wzrokowo-ruchową zarówno w warunkach wewnętrznych, jak i zewnętrznych, znacznie podnosząc efektywność i bezpieczeństwo w różnych zastosowaniach.

Jako światowy lider w platformach technologii robotycznej, RoboSense poprzez kamerę głębi LiDAR AC1 oraz jej ekosystem AI-Ready ustanawia nowy standard percepcji w branży inteligentnej robotyki. Dostarczając kompleksowe, zamknięte rozwiązanie fuzji od sprzętu po algorytmy, RoboSense znacznie obniża bariery badawczo-rozwojowe dla twórców robotów. Wysoka opłacalność i łatwość użycia demokratyzują zaawansowane możliwości percepcyjne, umożliwiając firmom każdej wielkości szybkie tworzenie nowoczesnych produktów robotycznych.

AC1 oznacza przełom w widzeniu robotów – od „biernego obrazowania” do „aktywnej percepcji”. To nie tylko zamiennik istniejących kamer 3D, lecz solidne rozwiązanie problemów kompatybilności i ograniczeń zastosowań złożonych zestawów wielowizualnych sensorów. Uosabia nową filozofię technologiczną: głęboką integrację sprzętu i algorytmów, aby wyposażyć roboty w percepcję, która naprawdę przewyższa ludzkie zmysły, prowadząc nas ku inteligencji przestrzennej.

Dla twórców ekosystem AI-Ready AC1 przekształca ich z użytkowników narzędzi w liderów innowacji. Dla branży oznacza to rewolucję efektywności i początek kolejnej ewolucji inteligentnych robotów. W miarę rozwoju linii produktów Aktywnej Kamery, RoboSense będzie nadal napędzać ewolucję technologii percepcji robotów. Gdy więcej robotów zostanie wyposażonych w systemy widzenia, które naprawdę „przewyższają ludzkie oko”, cyfryzacja i upowszechnienie inteligencji świata fizycznego przestaną być fantastyką naukową, stając się namacalną, powszechną rzeczywistością.

Bibliografia

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