3D視覺 | 為防疫機(jī)器人裝上智慧之眼

新冠疫情爆發(fā)以來，機(jī)器人企業(yè)敏銳地嗅到了市場的氣息，紛紛加入到抗疫機(jī)器人產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和市場開拓中。年后復(fù)工復(fù)產(chǎn)以來，醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)用消毒機(jī)器人、無接觸式測溫機(jī)器人的生產(chǎn)和銷售均呈現(xiàn)井噴式增長。
 

市場對(duì)防疫機(jī)器人的需求*未有放大，然而，機(jī)器人是一項(xiàng)集成度非常高，綜合性相當(dāng)強(qiáng)的人工智能技術(shù)。雖然，我國機(jī)器人已經(jīng)歷20年發(fā)展，并在多個(gè)行業(yè)中批量成熟運(yùn)用，但醫(yī)院環(huán)境的復(fù)雜性仍不容小覷，——醫(yī)院人員走動(dòng)量大（動(dòng)態(tài)障礙物多），各類設(shè)備多（靜態(tài)障礙物多）。因此，移動(dòng)機(jī)器人要在醫(yī)院環(huán)境中安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，“避障”成了首要解決的問題。

為提高移動(dòng)機(jī)器人對(duì)障礙物的精準(zhǔn)感知，藍(lán)芯科技3D視覺避障系統(tǒng)（LX-3DV-BAS）應(yīng)運(yùn)而生。LX-3DV-BAS由藍(lán)芯科技自主研發(fā)的Eagel(鷹)系列3D視覺傳感器和智能算法組成。通過搭載LX-3DV-BAS，移動(dòng)機(jī)器人在行進(jìn)過程中能夠?qū)崟r(shí)獲取周圍障礙物信息，包括尺寸、形狀和位置等，就好像給機(jī)器人裝上了“智慧之眼”。
 

在環(huán)境感知方案上，市面上避障傳感器種類繁多，但無外乎單點(diǎn)紅外傳感器、單線激光雷達(dá)、超聲波傳感器、碰撞條，以及視覺傳感器。機(jī)械式碰撞條這種暴力性、機(jī)械式的避障通常作為后的防撞措施；超聲波避障這種技術(shù)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)誤判；技術(shù)稍*一些的采用激光雷達(dá)進(jìn)行避障，但激光雷達(dá)的局限性在于，它只能掃描某一平面內(nèi)的障礙物，對(duì)那些低于或者高于掃描面的障礙物則表現(xiàn)出無能為力，尤其是低矮障礙物和懸空障礙物；技術(shù)極為*是采用視覺進(jìn)行立體避障也就是3D視覺避障，但是絕大多數(shù)視覺避障都是針對(duì)近距離障礙物進(jìn)行識(shí)別。因此，目前極為完善的避障方案是3D視覺＋激光雷達(dá)。

用于3D視覺避障的技術(shù)種類同樣不少，——結(jié)構(gòu)光3D視覺技術(shù)，通常無法在強(qiáng)環(huán)境光下工作，甚至長時(shí)間工作都會(huì)存在測距不準(zhǔn)的情況；雙目3D視覺技術(shù)的難點(diǎn)在于雙目匹配的復(fù)雜性和魯棒性較差，在黑暗無光的情況下實(shí)現(xiàn)不了避障；基于TOF的視覺避障技術(shù)則因?yàn)橛?jì)算復(fù)雜度較低、魯棒性較高、環(huán)境光抑制能力較好而成為移動(dòng)機(jī)器人避障shou選。藍(lán)芯科技正是采用TOF視覺避障技術(shù)。
 

為應(yīng)用在移動(dòng)機(jī)器人上，藍(lán)芯科技的技術(shù)人員將相機(jī)放在振動(dòng)臺(tái)（100Hz震動(dòng)），高低溫循環(huán)箱（-10℃-80℃、濕度90%）內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)超過2個(gè)月。常規(guī)室內(nèi)情況下，裝有Eagle系列傳感器的移動(dòng)機(jī)器人可以避開地面以上3cm障礙物或低于地平面3cm的凹坑，面對(duì)窗邊陽光直射場景，金屬拉絲反光，低至5%反射率等情況依然有較好的避障性能。因此，3D視覺傳感系統(tǒng)（LX-3DV-BAS)能夠很好地解決機(jī)器人在醫(yī)院、工廠、學(xué)校、機(jī)場、酒店、商場等復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行的諸多技術(shù)難題，包括高環(huán)境光干擾，金屬拉絲反光，反射率影響，運(yùn)動(dòng)模糊，多機(jī)干擾等等。

以工匠精神千錘百煉，苛求每一個(gè)細(xì)小參數(shù)，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證后推向應(yīng)用，技術(shù)和產(chǎn)品才經(jīng)得起市場和時(shí)間的考驗(yàn)。藍(lán)芯科技已將3D視覺傳感系統(tǒng)（LX-3DV-BAS)搭載在自主研發(fā)的移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品上，并且在國內(nèi)多個(gè)工廠中廣泛應(yīng)用。

上圖中的測溫消毒機(jī)器人采用Eagle系列LXPS-Eagle-I310-U傳感器進(jìn)行避障，傳感器詳細(xì)規(guī)格參數(shù)如下：