“人形”機器人視覺系統(tǒng)解決方案

“人形”機器人安裝精準的視覺系統(tǒng)，可以具有與孫悟空相媲美的“火眼金睛”，能夠更清晰更準確的在復雜環(huán)境中辨識物體，甚至在夜晚黑暗的環(huán)境中也可以感知到物體的形狀。當然，除了視覺系統(tǒng)，一個優(yōu)秀的“人形”機器人還需要配備良好的聽覺系統(tǒng)以及運動和感知能力，使其像人類一樣靈活聰明，幫助我們解決實際問題。

現(xiàn)在大多數(shù)機器人所采用的是雙目視覺系統(tǒng)，利用2個攝像頭構(gòu)成景深相機，來判斷所看到的物體離機器人的距離以及它的形態(tài)等等。

雙目成像利用雙攝像頭拍攝物體，再通過三角測距原理計算物體距離。它可以測量目標物體的深度信息以達到高精確度、高分辨率的測量結(jié)果。但是這種系統(tǒng)效率低、算力要求高、容易受到環(huán)境因素干擾，尤其在光線不充足的昏暗環(huán)境下識別率很差。另外，雙目成像相機所采集的視頻圖像，需要經(jīng)過一些上層軟件人工智能的算法處理，這對于系統(tǒng)硬件設(shè)計中對中央處理器CPU和圖像處理器GPU的要求非常高，開發(fā)難度也相對較大。因此，雙目成像在實際使用中面臨諸多問題。

通過結(jié)合使用光飛行時間三維攝像頭傳感器（TOF 3D Camera）和遠紅外熱傳感器陣列傳感器（Thermal camera FIR array），我們打造出更為高效的機器人視覺系統(tǒng)。飛行時間三維攝像頭提供傳感器芯片和配套接口芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的3D成像解決方案，同時可最大限度降低后期處理成本，兼具靈活可調(diào)的各種功能來應(yīng)對不同的分辨率、距離和視野要求。遠紅外熱傳感器陣列則是在單一芯片中集成了一系列熱感應(yīng)像素陣列，通過像素熱陣列可以實現(xiàn)在二維區(qū)域內(nèi)的溫度檢測，它為較昂貴的高端熱成像儀提供了一種經(jīng)濟高效的替代方案。

飛行時間（TOF）三維攝像頭傳感器

TOF英文全名為Time of Flight，指的是光飛行時間。攝像頭的調(diào)制光源光線發(fā)射出去之后，經(jīng)過物體再反射回來，會有一個時間差，根據(jù)這個時間差，經(jīng)過具體的算法，可以估算出物體離攝像頭的距離。

如圖所示，TOF 3D攝像頭大大提高了圖像景深信息，可以分析出前面的立體圖像，準確的識別物體之間的距離，從而在復雜環(huán)境下實現(xiàn)高精度地機器人躲避障礙，路線規(guī)劃等功能。

光飛行時間三維攝像頭傳感器（TOF 3D Camera）可以構(gòu)建一個3D深度攝像頭，攝像頭大大提高了圖像景深信息，可以分析出前面的立體圖像，準確的識別物體之間的距離。搭載TOF 3D攝像頭的機器人能夠?qū)η胺綀D像進行三維建模，從而在復雜環(huán)境實現(xiàn)高精度地機器人躲避障礙，路線規(guī)劃等功能。此外，這種3D深度攝像頭還可以實現(xiàn)人臉識別、手勢識別、人體骨架識別、三維測量、環(huán)境感知、三維地圖重建等多項功能，可廣泛運用于電視、手機、機器人、無人機、VR/AR、智能家居安防、汽車駕駛輔助等領(lǐng)域。

邁來芯提供以MLX75023 3D攝像頭傳感器為核心的成套芯片組解決方案，通過與 MLX75123 配套接口芯片的搭配可提供完整的飛行時間解決方案。

MLX75023 是一款三分之一英尺大小的芯片，集成了四分之一視頻圖形陣列（QVGA，320 x 240 像素）分辨率的光飛行時間 (TOF) 攝像頭傳感器。其高動態(tài)范圍DepthSense?TOF 像素技術(shù)可提供支持最高 120 klux 的背景光抑制能力。它具有-40℃至+105℃的工作溫度范圍，采用芯片級玻璃球形陣列 (BGA) 封裝，可提供許多集成功能。MLX75123芯片兼具出眾性能與靈活性，可以最小化元器件數(shù)量并減小三維TOF攝像頭的尺寸，從而簡化設(shè)計并實現(xiàn)超緊湊型3D攝像頭。

MLX75023和MLX75123芯片具有極小的封裝封裝尺寸，因此它們所需的電路板面積極小。該芯片組優(yōu)異的工作穩(wěn)定性使其非常適合于針對汽車、監(jiān)控和智能建筑的設(shè)計以及包括機器視覺、機器人和工廠自動化在內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用。

此外，我們還設(shè)計研發(fā)了一系列創(chuàng)新性產(chǎn)品用于構(gòu)建適合機器人應(yīng)用的傳感器和驅(qū)動控制器解決方案，包括用于檢測電流的Hall電流傳感器 MLX91210；冷卻CPU的風扇驅(qū)動IC MLX90287；多款適用于馬達位置和角度檢測的Latch/Switch、線性和3D Hall位置傳感器等。