看似不起眼的小晶片將會成為「機器人之眼」

作者 | 發布日期 2016 年 08 月 10 日 8:22 | 分類 晶片 , 機器人 , 零組件 follow us in feedly

對於要在物質世界「生存」的機器人來說,它們需要一雙像樣的眼睛。一般情況下,這個是藉助 LIDAR (雷射探測與測量)來實現。LIDAR 是一項技術,原理是光經過附近物體表面反射,在機器人周圍形成一個 3D 效果的地圖。LIDAR 就像是基礎力學中的無線電探測器,但因為它用的是光而不是無線電波,因此形成的地圖會更精確,精確到當它被應用到飛機上時,可以辨識樹上的不同樹葉;當它被安裝到自動駕駛汽車上時,可追蹤騎士和行人的運動軌跡。



然而,LIDAR 系統既貴又笨重。高階機型差不多要數萬美元,即使最小的新型系統也像冰球那麼大。 LIDAR 感應器通常被安裝在 Google 的自動駕駛汽車車頂上。

這個感應器之所以比較笨重的原因在於它是機械的,擁有活動零件。陀螺儀的一部分不停地轉動,因此雷射可以 360 度掃射,但這也限制了 LIDAR 影像的更新。為什麼這麼說呢?因為只有當光反射到傳感器上的時候,感應器才能感知到哪裡有物體存在,即使傳感器能根據物體之前的位置、運動方向以及速度推斷出該物體的位置,它仍然有各種各樣的盲點。

來自 MIT 和 DARPA 的研究人員或許找到了一個解決辦法,他們發明了一個新式 LIDAR,可以把光線反射裝置縮小成比一粒米還小的一個晶片那樣。研究人員 Chirstopher Poulton 和 Michael Watts 在 IEEE Spectrum 上發表了一篇文章,上面寫道,他們設計的傳感器比現在市面上的 LIDAR 系統更小巧輕便、而且更便宜。它將會是機器人未來的眼睛。

 

「更小巧、更輕便、更便宜」

這項新技術的關鍵是一門被稱為矽光子學的學科,在矽光子學中,工程師發明了可以用顯微鏡觀察到的導光和控光的小型電路。Poulton 和 Watts 把這個小型電路比做是微晶片,它能把用銅線和組件構成的電子系統壓縮,用更小的晶體管構成。

36kr配圖

結果是,藉助一個 6 mm 的晶片,LIDAR 感應器器只有 0.5 mm,只要 10 美元就可以大規模地製造。這些晶片有一些缺點:能看到的視野比較狹窄,距離也比較短(目前,它們只能「看見」兩公尺內的物體),但是參與研究的人員稱這些性能很快就可以得到改善。Poulton 和 Watts 寫道:「我們預計在一年以內使視野範圍擴大到 10 公尺,我們相信過不了幾年,『晶片上的 LIDAR』就可以成為可達成商業解決方案。」

最終的結果可能是便宜的感應器代替了機器視覺,而行動處理器代替了機器計算。即使機械化的 LIDAR 系統保留了其應用在遠距離感應上的有效性,電晶體 LIDAR 晶片可以對一系列產品深度感應。 Poulton 和 Watts 建議將他們的晶片安裝到機器人的手指上,這樣一來,機器人就能感知它所抓到的東西。這項技術可能也會運用到人工智慧玩具、3D 智慧手機和無人機的二代產品研發中。

(本文由 36Kr 授權轉載) 

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