Как научить робота видеть?
16 декабря 2002 г.
По мнению авторов нового изобретения Рудольфа Шварте (Rudolf Schwarte), профессора университета в Зигене, и его коллег Бернда Буксбаума (Bernd Buxbaum) и Торстена Голлевски (Torsten Gollewski), фоточип, позволяющий регистрировать трёхмерное изображение, совершит революцию во многих отраслях экономики.
Ведь сегодня промышленные роботы работают вслепую. Объект, который они обрабатывают, крепится на определённое место, все операции заранее программируются, и роботы их выполняют, даже если объекта на самом деле там нет. Совсем иное дело – робот, обладающий пространственным зрением:
В тот момент, когда робот благодаря сенсорике получит трёхмерную информацию об окружающем пространстве, он станет гораздо более гибким в своих действиях, он обретёт способность по-разному обращаться с разными объектами: с куриным яйцом – иначе, чем со стальной деталью.
Микрочип извлекает пространственную информацию
До сих пор инженерам удавалось технически реализовывать пространственное восприятие изображения с помощью сложных и дорогих лазерных радаров. Теперь исследователи из Зигена разработали оптоэлектронный микрочип, способный не только регистрировать интенсивность отражённого светового излучения, но и извлекать из него пространственную информацию.
Принцип действия этого фотодетектора Бернд Буксбаум излагает так:
"Мы имеем две прозрачных окошка, сквозь которые поступает входящий световой сигнал. Под воздействием этого сигнала в полупроводнике образуются носители заряда, и эти носители мы можем с помощью своего рода миниатюрных качелей распределять, направлять на два разных выхода. Это распределение между выходами строго соответствует частоте светового сигнала: скажем, пики волны – налево, впадины – направо. Любое изменение длины пути прохождения светового сигнала сбивает этот ритм. В этой зависимости и кроется информация о расстоянии до объекта".
Профессор Шварте добавляет:
"Это означает, что от всего приёмника остался лишь этот фотодиод с двумя выходами – так называемый PMD-элемент (Photonic Mixer Device). Он даёт трёхмерное изображение в режиме реального времени".
Этот элемент размером со спичечную головку примерно в миллион раз меньше прежних приборов того же назначения и стоит лишь несколько центов. 264 таких элемента составляют фотоматрицу камеры, обладающей трёхмерным зрением. Её уже сегодня исследователи испытывают в автомобиле – в качестве прибора, предупреждающего водителя о приближении сзади машин, идущих на обгон: ведь зеркало заднего вида имеет, как известно, мёртвую зону. Торстен Голлевски преисполнен оптимизма:
"Как только завершится стадия предварительного проектирования – а это должно произойти уже в будущем году, – мы тут же приступим к подготовке серийного производства. И в соответствии с нормальным циклом разработки новых моделей, принятом в автомобилестроении, уже через 3 года выйдем с этой техникой на рынок".
Проект "Пространственное зрение стал одним из четырех финалистов на присуждение Немецкой премии будущего 2003года.