Новый чип позволит роботам видеть в 4D, одновременно отслеживая расстояние и скорость

Современные системы машинного зрения для роботов и дронов основаны на 3D-датчиках, которые, несмотря на свою мощность, не всегда успевают за быстрыми и непредсказуемыми движениями реального мира. Эти системы часто с трудом мгновенно измеряют скорость или слишком громоздки и дороги для повседневного использования. Теперь же в статье, опубликованной в журнале Nature, ученые сообщают о разработке 4D-датчика изображения на чипе, который создает 3D-карты окружающей среды, одновременно отслеживая скорость движущихся объектов.

Новый чип позволит роботам видеть в 4D, одновременно отслеживая расстояние и скорость

Исследователи создали матрицу фокальной плоскости (FPA) – физическую сетку из 61 952 стационарных пикселей, вытравленных на одном кремниевом чипе. Каждый из них представляет собой крошечный датчик, излучающий лазерный свет в направлении сцены и регистрирующий отраженный сигнал.

Для «видения» окружающей среды лазерный свет от внешнего источника подается на чип. Этот свет проходит через чип по сети оптических переключателей, которые последовательно направляют его к группам пикселей. Затем каждый пиксель использует метод, называемый FMCW LiDAR, для измерения возвращающегося сигнала, который впоследствии обрабатывается для определения расстояния и скорости. Во многих системах LiDAR один набор пикселей посылает свет, а другой принимает его, но здесь все пиксели одновременно посылают и принимают, что делает систему гораздо более компактной.

Кроме того, в этом чипе используется непрерывный лазерный луч, а не короткие световые импульсы, как в традиционных датчиках. Преимущество заключается в том, что это позволяет датчику обнаруживать мельчайшие изменения частоты световых волн. Это позволяет чипу одновременно вычислять расстояние до объекта и его скорость.

Команда протестировала свой датчик на чипе в нескольких условиях, чтобы проверить, как он может работать на разных расстояниях и при движении. Он сканировал сцены, а затем восстанавливал их в трехмерные цифровые карты, состоящие из тысяч точек данных. Система успешно отображала внутренние помещения на расстоянии от 6 до 11 метров.

Чтобы проверить дальность действия, ученые направили чип на здание, расположенное в 65 метрах от них, и он оказался достаточно мощным, чтобы запечатлеть такие детали, как окна и балконы. Они также протестировали свою инновацию на вращающемся диске, и он мгновенно измерил свою скорость.

«Это первая демонстрация крупномасштабной когерентной матрицы фотоприемников со всей сопутствующей электроникой, интегрированной на одном кристалле, что приводит к структуре затрат, необходимой для ее широкого внедрения», – написал ведущий автор исследования Ремус Николаеску.

Команде еще предстоит поработать над чипом, например, повысить разрешение и расширить его диапазон. После выхода за пределы лаборатории эта технология сможет приносить пользу не только роботам и дронам. Она также сможет улучшить цифровые камеры, в том числе и те, что используются в наших телефонах.

Читайте также

Greenworks представила компактную дрель-шуруповёрт DD560 с защитой от отдачи

Greenworks представила компактную дрель-шуруповёрт DD560 с защитой от отдачи

Может ли искусственный интеллект чувствовать боль? Учёные обнаружили необычные реакции нейросетей

Может ли искусственный интеллект чувствовать боль? Учёные обнаружили необычные реакции нейросетей

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Greenworks представила компактный гайковёрт IW3450 с крутящим моментом до 580 Нм

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Нейросеть обучили слушать города и распознавать источники шума

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Телевизоры Samsung заподозрили в слежке за пользователями через микрофоны и скриншоты

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Метеостанция с ИИ различает 12 видов облаков

Метеостанция с ИИ различает 12 видов облаков

Живые клетки грудного молока программируют здоровье младенца

Живые клетки грудного молока программируют здоровье младенца

Китай разрешил городские тесты роботакси Xpeng и СП Volkswagen/JAC

Китай разрешил городские тесты роботакси Xpeng и СП Volkswagen/JAC

Apple представила iPad mini 2026 с OLED-экраном и чипом A20 Pro — но есть нюанс

Apple представила iPad mini 2026 с OLED-экраном и чипом A20 Pro — но есть нюанс