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看似不起眼的小晶片将会成为「机器人之眼」

鑫多T网  2022-05-03 20:27:57

看似不起眼的小晶片将会成为「机器人之眼」

对于要在物质世界「生存」的机器人来说,它们需要一双像样的眼睛。一般情况下,这个是借助LIDAR (雷射探测与测量)来实现。LIDAR 是一项技术,原理是光经过附近物体表面反射,在机器人周围形成一个3D 效果的地图。LIDAR 就像是基础力学中的无线电探测器,但因为它用的是光而不是无线电波,因此形成的地图会更精确,精确到当它被应用到飞机上时,可以辨识树上的不同树叶;当它被安装到自动驾驶汽车上时,可追踪骑士和行人的运动轨迹。

然而,LIDAR 系统既贵又笨重。高阶机型差不多要数万美元,即使最小的新型系统也像冰球那么大。LIDAR 感应器通常被安装在Google 的自动驾驶汽车车顶上。

这个感应器之所以比较笨重的原因在于它是机械的,拥有活动零件。陀螺仪的一部分不停地转动,因此雷射可以360 度扫射,但这也限制了LIDAR 影像的更新。为什么这么说呢?因为只有当光反射到传感器上的时候,感应器才能感知到哪里有物体存在,即使传感器能根据物体之前的位置、运动方向以及速度推断出该物体的位置,它仍然有各种各样的盲点。

来自MIT和DARPA的研究人员或许找到了一个解决办法,他们发明了一个新式LIDAR,可以把光线反射装置缩小成比一粒米还小的一个晶片那样。研究人员Chirstopher Poulton和Michael Watts在IEEE Spectrum上发表了一篇文章,上面写道,他们设计的传感器比现在市面上的LIDAR系统更小巧轻便、而且更便宜。它将会是机器人未来的眼睛。

「更小巧、更轻便、更便宜」

这项新技术的关键是一门被称为矽光子学的学科,在矽光子学中,工程师发明了可以用显微镜观察到的导光和控光的小型电路。Poulton 和Watts 把这个小型电路比做是微晶片,它能把用铜线和组件构成的电子系统压缩,用更小的晶体管构成。

看似不起眼的小晶片将会成为「机器人之眼」

结果是,借助一个6 mm 的晶片,LIDAR 感应器器只有0.5 mm,只要10 美元就可以大规模地制造。这些晶片有一些缺点:能看到的视野比较狭窄,距离也比较短(目前,它们只能「看见」两公尺内的物体),但是参与研究的人员称这些性能很快就可以得到改善。Poulton 和Watts 写道:「我们预计在一年以内使视野范围扩大到10 公尺,我们相信过不了几年,『晶片上的LIDAR』就可以成为可达成商业解决方案。」

最终的结果可能是便宜的感应器代替了机器视觉,而行动处理器代替了机器计算。即使机械化的LIDAR 系统保留了其应用在远距离感应上的有效性,电晶体LIDAR 晶片可以对一系列产品深度感应。Poulton 和Watts 建议将他们的晶片安装到机器人的手指上,这样一来,机器人就能感知它所抓到的东西。这项技术可能也会运用到人工智能玩具、3D 智能手机和无人机的二代产品研发中。

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