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3D视觉技术将给移动机器人带来怎样的变革?

发布时间: 2021-12-30 09:12:49 来源:移动机器人产业联盟

核心提示: 导航、避障、物体识别……3D视觉技术应用正在不断深入。

近几年,3D视觉感知技术在移动机器人领域的应用正在不断深入。从栈板识别到导航避障,应用的深入有赖于技术的进步,而技术的发展则有赖于相关产业链企业的不断突破。

银牛微电子成立于2020年8月,是一家专注3D和AI芯片、模组以及产品设计的高新科技企业。12月17日,在“中国移动机器人(AGV/AMR)产业发展年会”上,银牛微电子发布了一款全新的3D视觉导航模组——R132,用于移动机器人的避障与物体识别。除了R132外,银牛微电子国内首款3D视觉模组C158也于今年11月推出,主要用于移动机器人导航与定位。


银牛3D机器视觉模组R132

3D视觉模组:移动机器人的“大脑”和“双眼”

随着移动机器人应用场景的不断丰富,应用端对于机器人的柔性化、智能化需求不断上升。从激光到视觉,移动机器人感知系统的智能化成为当前业内探索的重点。

在移动机器人领域,视觉感知技术主要有两大用途,一是导航避障,二是末端对接时的物体识别。

在导航方面,视觉导航被认为是未来的主要方向之一。从技术的角度而言,当前应用较多的2D激光导航,只能检测到固定平面的障碍物,对于高于或低于此平面物体都是其盲区,3D视觉技术则可以克服此缺点,能够获取现实三维场景完整的几何信息,利用带有深度信息的图像来实现对于场景的精准的数字化,从而实现高精度的识别、定位、重建、场景理解等机器视觉的关键功能。从成本的角度来看,当前激光传感器的价格要远高于3D深度相机,视觉技术的应用正好契合了移动机器人厂商降成本的需求。

银牛微电子联合创始人兼副总裁何火高认为,融合导航会是移动机器人未来发展的主要方向,其中,3D视觉技术不可或缺。

银牛微电子在11月推出的C158 模组基于其核心NU4000芯片打造,是一款高度集成的产品,在其125mm x 40mm x 27mm的体积内,集成了3D深度、SLAM实时定位建图引擎、及人工智能等功能,这使其支持120fps的2路摄像头以及6自由度坐标的重定位,能够实现实时高精度姿态跟踪。



银牛3D机器视觉模组C158

何火高介绍,C158模组深度分辨率可达1280 x 800 @60fps,感知距离在6m以内的精度误差仅为1%,极大满足了对3D深度性能有高要求的应用场景。此外,其内置的SLAM(实时定位与建图)引擎,有助于传感器在运动过程中探测并建立环境模型,可实现高达100fps帧率的高精度实时建图与重定位。

而针对视觉导航面临的易受光线影响等问题,银牛的3D视觉模组也在最大程度上做了改进。

在技术路线的选择上,银牛微电子选择了双目视觉方案,何火高表示:“原因在于双目立体技术最接近人眼对外界的感知,在精度、FPS、分辨率、识别距离等方面相较其他路线优势明显,同时我们在模组上还加入了红外镜头、红外激发射器等,有效解决了依赖环境光源、暗光场景表现不佳的问题,无论是在室外光还是在室内黑暗场景中,移动机器人都能够作业。”

导航避障外,视觉技术另一主要应用在于托盘及料箱位置的二次识别定位。在末端物料取放环节,料箱放置的位置并不会很精准,这就需要移动机器人具备二次校准的能力,依靠3D相机,结合3D视觉识别算法识别并定位托盘和料箱的空间位置,移动机器人可实现精准取货。

银牛最新发布的3D机器视觉模组R132,深度分辨率可达1280×800@60fps,感知距离达到3m,深度感知精度误差<2%;视场角达到88°×58°,可有效解决机器人避障与物体识别的行业痛点。



银牛3D机器视觉模组R132除了面向不同环节应用的针对性设计外,银牛两款3D视觉模组还具备非常强大的AI运算核心,拥有高达2 TOPs的AI运算能力和灵活配置。通用ARM核支持不同应用,可独立运行系统,减少主控芯片和系统的负担,提高实时性。

3D视觉是高端制造和智能制造机器人的关键技术,它赋予了机器人“眼睛和大脑”的三维感知能力,是构建AI智能机器生态的重要一环。何火高表示,C158和R132专门针对中国移动机器人市场需求进行优化设计,作为通用型模组产品,无论是工业应用移动机器人还是商用服务机器人,都能够方便地应用。由于其高度集成的特性,两款模组将会大大缩短移动机器人的生产周期,降低生产成本,为整个移动机器人行业带来新的变革,赋能移动机器人产业升级。

目前,银牛微电子已与国内多家移动机器人企业展开合作,将C158模组落地应用,而R132模组则计划2022年1月开始客户送样。

何火高表示,移动机器人行业正处于高速发展阶段,应用场景将会越来越多样化,其领域也必然越来越细分,在移动机器人的各细分领域,将会不断出现独占鳌头的“隐形冠军”。这些企业能够深耕于其特定领域,专注技术创新,贴合用户需求,将移动机器人在实际应用中的作用最大限度发挥,如此一来,移动机器人市场将进入良性健康的发展阶段。“国内企业对于新技术的学习和掌握程度非常快,在发展3D深度机器视觉方面有天然的优势,随着工业4.0时代到来,移动机器人智能化需求不断增强,相信3D机器视觉技术将在其中扮演着重要角色,帮助移动机器人产业转型升级。”

中以强强联合,技术与市场并进

C158和R132是银牛微电子在中国市场率先推出的两款针对性产品,两款模组优异的性能让业内看到了银牛微电子强大的技术实力,这背后除了其团队在研发、生产、供应链等方面的综合实力外,还有银牛对市场需求的准确把握。

何火高介绍,作为一家初创公司,银牛微电子起点很高,在成立之初即完成了对全球领先的3D视觉芯片设计企业以色列Inuitive的收购。以色列被称为“芯片王国”,Inuitive更是深耕3D视觉近10年,拥有全球领先的3D深度视觉芯片,在计算机视觉、人工智能、光学、系统架构、嵌入式系统软件、边缘计算及芯片设计等领域积累了丰富的经验。

银牛微电子自身的创始团队也非常强大,董事长兼CEO曲冠诚毕业于北京大学,获软件工程硕士,中国注册会计师,拥有14余年的资本运作经验,先后供职于中国航天科技集团、中信证券、中国国有资本风险投资基金和凯桥基金;副总裁何火高毕业于哈尔滨工业大学,并在新加坡国立大学获得管理学硕士学位,先后供职于英特尔中国、AMD新加坡、上海有线电厂和上海电子通讯设备研究所;首席战略官白逸毕业于清华大学,并在美国宾州州立大学获得电子工程硕士学位,先后供职于PMC-Sierra、新思、英伟达、楷登和凯桥基金。

成立一年时间,银牛现在已经建立了从研发、生产、销售、市场到商务拓展等在内的一套完整的客户支持体系,形成了银牛独有的中以双向协作模式, “以色列的技术+中国本地化的产品和服务”。当前,结合以色列Inuitive公司的尖端技术,针对中国市场需求协同联动,银牛微电子已经成功迈出了技术产品化的第一步。

以芯片为基础,推出系列模组,何火高表示,这是在充分考量市场需求后选择的方向,“从公司策略上讲,模组化的产品是我们今后在国内市场一个主要方向,因为一般情况下,从芯片到模组再到最终的产品,其实是一个非常漫长的周期,期间也面临着很多技术难题,我们将芯片做成一个通用型模组产品,这样可以大大缩短移动机器人企业的开发时间,将产品更快的推向市场。”

移动机器人行业当前正处于快速的发展中,产品的更新迭代周期在不断加快,高度集成的核心部件无疑将使企业在产品开发过程中更为顺畅,未来,为更好的配合企业的需要,何火高表示:“在倾听客户需求的基础上,我们也会不断的去优化迭代现有的产品,同时也会陆续推出新产品,希望通过我们的3D视觉模组,能够帮助移动机器人厂商进一步提升产品的稳定性、安全性以及对场景的适应性。”

而关于公司未来的规划,据何火高介绍,包络机器人行业在内,自动驾驶、元宇宙交互以及医疗领域将是银牛微电子接下来重点发力的四大市场,因此,除C158模组和R132模组外,针对不同细分行业,银牛微电子后续也会推出有针对性的产品。同时,以色列的技术不仅会在中国落地,在国内研发团队建立后,银牛微电子还将纳入国外研发人才,形成国际化的研发团队,将技术推广到全球市场。

此外,何火高还提到,未来银牛还将与中国几个重要的行业龙头企业展开战略合作,或者探讨成立合资公司等合作形式,联结产业链,推动合作与共赢,加速推动整个3D视觉产业的发展和升级。

结语:移动机器人的不断发展离不开产业链上下游企业共同努力,核心零部件技术的突破往往能够加速推动相关产品的变革,视觉技术当前在移动机器人领域的应用正在不断增多,未来,伴随着相关技术的进一步成熟,相信其应用也将会不断深入。

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