Smartphone og lasertilbehør danner billig avstandsmåler

Elektronikk

David Szondy

29. mars 2016

2 bilder

Prototypesensoren brukte kameraet i en vanlig smarttelefon og en laser-laseremitter som koster rundt $ 10 (Kreditt: MIT)

Et team av forskere ved MIT Computer Science og Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) ledet av Li-Shiuan Peh har kommet opp med et nytt infrarødt dybdesensorsystem. Det nye systemet, som fungerer både ute og inne, ble bygd ved å knytte en laser på en $ 10 til en smarttelefon. MIT sa at den billige tilnærmingen kunne brukes til å konvertere konvensjonelle personbiler, for eksempel rullestoler og golfbiler, til autonome.

Billige rangefinding-enheter, for eksempel Microsoft Kinect, har vært en stor hjelp til robotikkingeniører. Ved hjelp av hylleproduktet som er avhengig av en infrarød laser for å måle avstand, tillater de rask prototyping og evnen til å lage roboter som kan fornemme og navigere i sine omgivelser uten å måtte gjenoppfinne den nødvendige teknologien hele tiden.

Dessverre pleier Kinect og lignende infrarøde systemer å være litt masete når det gjelder omgivende lysforhold. Sollys, brann og varmekilder kan sette dem av, og det er ofte nødvendig med innendørs dempet lys for at de skal kunne jobbe.

Kommersielle friluftsmålere har vært vanlige i over 30 år, men de arbeider ved å skyte høy-energi infrarøde sprekker, som er ekstremt korte for å minimere faren for øyeskader. I tillegg er slike systemer svært dyre - ofte koster titusenvis av dollar.

MIT-systemet kommer rundt behovet for højenergiborst ved å tidsbestemme sine målinger til utslipp av lavenergiborst. Det gjør dette ved å ta i bruk fire bilderammer, to som måler refleksjoner av laserlyset og to som kun registrerer det omgivende infrarøde lyset, deretter trekker sistnevnte fra det tidligere til å gjøre rekkeviddemålinger.

CSAIL-forskere presenterer et nytt infrarødt dybdesensorsystem som er bygd fra hyllekomponenter, som fungerer både utendørs og i (Kreditt: Christine Daniloff / MIT)

I sin nåværende prototypeform bruker MIT-systemet en smarttelefon med et kamera på 30 bilder per sekund, noe som gir en forsinkelse på omtrent en åttende av et sekund. Dette begrenser systemets nøyaktighet, men mer avanserte 240-sekunders kameraer med en forsinkelse på 60 sekunder er tilgjengelig.

Med det som kalles "aktiv triangulering, " bruker MIT-systemet den vedlagte laseren til å sende ut lys i et enkelt plan, som måles av kameraets 2D-sensor. MIT sier at enheten i tre til fire meter (10-12 fot) har en nøyaktighet i millimeter, mens den på fem meter (16 fot) er redusert til seks centimeter (2, 3 tommer). Men da teamet installerte systemet i den driverløse golfbilen, utviklet av Singapore-MIT Alliance for Research and Technology, kunne det produsere dybdemåling som var egnet til å reise på 15 km / t.

Ifølge teamet, når teknologien er moden, kan det føre til en plug-in-metode for å skape autonome golfbiler, rullestoler eller andre små kjøretøyer, pakkeleveranse-droner eller forbruksbåter.

"Min gruppe har sterkt presset for en enhet-sentrisk tilnærming til smartere byer, i motsetning til dagens stort sett kjøretøy-sentriske eller infrastruktur-sentriske tilnærming, " sier peh. "Dette skyldes at telefonene har en raskere oppgraderings- og utskiftingssyklus enn biler. Biler erstattes i tidsrammen på et tiår, mens telefoner byttes ut hver tredje eller to år. Dette har ført til at drivere bare bruker telefonen GPS i dag, som det fungerer bra, er gjennomgripende og holder seg oppdatert. Jeg tror at enhetsindustrien i stadig større grad vil drive fremtiden for transport. "

MIT-teamet sier at når ny kamerateknologi blir tilgjengelig, vil den forbedre systemets nøyaktighet. I øyeblikket bruker mobiltelefonkameraer en rullende lukkerteknologi, som skaper et bilde ved å skanne over overflaten av sensoren i en 30 sekund. Nye telefoner vil bruke en global lukker, hvor alle fotodetektorer skannes samtidig, noe som gjør at MIT-systemet kan bruke kortere, høyere energisprengninger for lengre rekkevidde målinger.

Teamets funn vil bli presentert på International Conference on Robotics and Automation 2016 i Stockholm.

Videoen nedenfor beskriver MIT-infrarødsporingsområdet.

Kilde: MIT

CSAIL-forskere presenterer et nytt infrarødt dybdesensorsystem som er bygd fra hyllekomponenter, som fungerer både utendørs og i (Kreditt: Christine Daniloff / MIT)

Prototypesensoren brukte kameraet i en vanlig smarttelefon og en laser-laseremitter som koster rundt $ 10 (Kreditt: MIT)

Anbefalt Redaksjonens