IDTechEx discute de la façon dont les capteurs sont utilisés pour assurer la sécurité et la précision du contrôle dans la robotique du 21e siècle.

Avec une demande croissante d'automatisation au 21^st siècle, les robots ont connu une croissance rapide et sans précédent dans de nombreux secteurs, notamment la logistique, l'entreposage, la fabrication et la livraison de nourriture.

 

L'interaction homme-robot (HRI), un contrôle précis et une collaboration sûre entre les humains et les robots sont les pierres angulaires de l'adoption de l'automatisation. La sécurité fait référence à de multiples tâches dans le contexte des robots, la détection des collisions, l'évitement des obstacles, la navigation et la localisation, la détection de la force et la détection de la proximité en étant quelques exemples. Toutes ces tâches sont rendues possibles par une série de capteurs, notamment le LiDAR, les capteurs d'imagerie/de vision (caméras), les capteurs tactiles et les capteurs à ultrasons. Avec l'avancement de la technologie de vision artificielle, les caméras deviennent de plus en plus importantes dans les robots.

 

 

Les capteurs CCD (dispositif à couplage de charge) et CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sont des types courants de capteurs de vision. Un capteur CMOS est un dispositif numérique qui convertit la charge de chaque pixel en sa tension correspondante, et le capteur comprend généralement des amplificateurs, des circuits de correction du bruit et de numérisation. Au contraire, un capteur CCD est un dispositif analogique qui contient une matrice de sites photosensibles. Bien que chacun ait ses points forts, avec le développement de la technologie CMOS, les capteurs CMOS sont désormais largement considérés comme adaptés à la vision industrielle dans les robots, grâce à leur plus faible encombrement, leur coût inférieur et leur consommation d'énergie plus faible que les capteurs CCD. Les capteurs de vision peuvent être utilisés pour l'estimation du mouvement et de la distance, l'identification des objets et la localisation. L'avantage des capteurs de vision est qu'ils peuvent collecter beaucoup plus d'informations avec une haute résolution par rapport à d'autres capteurs comme le LiDAR et les capteurs à ultrasons. Le diagramme ci-dessous compare différents capteurs en fonction de neuf critères de référence. Les capteurs de vision ont une haute résolution et sont peu coûteux.

 

Cependant, ils sont intrinsèquement sensibles aux intempéries et à la luminosité ; par conséquent, d'autres capteurs sont souvent nécessaires pour accroître la robustesse globale du système lorsque les robots travaillent dans des conditions météorologiques imprévisibles ou sur des terrains difficiles. Une analyse et une comparaison plus détaillées de ces points de référence figurent dans le dernier rapport d'IDTechEx, "Capteurs pour la robotique 2023-2043 : technologies, marchés et prévisions".

 

 

 

La robotique mobile est l'une des plus grandes applications robotiques où les caméras sont utilisées pour la classification des objets, la sécurité et la navigation. Les robots mobiles font principalement référence aux véhicules guidés automatisés (AGV) et aux robots mobiles autonomes (AMR). Cependant, la mobilité autonome joue également un rôle important dans de nombreux robots, allant des robots de livraison de nourriture aux robots agricoles autonomes (par exemple, les faucheuses, etc.), qui dépendent de la mobilité autonome. La mobilité autonome est une tâche intrinsèquement compliquée qui nécessite l'évitement des obstacles et la détection des collisions.

 

L'estimation de la profondeur est l'une des étapes clés de l'évitement des obstacles. Cette tâche nécessite une ou plusieurs images RVB collectées par des capteurs de vision. Ces images sont utilisées pour reconstruire un nuage de points 3D à l'aide d'algorithmes de vision artificielle, ce qui permet d'estimer la profondeur entre l'obstacle et le robot. × ce stade (2023), la majorité des robots mobiles (par exemple, les AGV, les AMR, les robots de livraison de nourriture, les aspirateurs robotisés, etc.) sont encore utilisés à l'intérieur, comme dans les entrepôts, les usines, les centres commerciaux et les restaurants où l'environnement est bien contrôlé avec une connexion Internet et un éclairage stables. Par conséquent, les caméras peuvent atteindre leurs meilleures performances et les tâches de vision industrielle peuvent être exécutées sur le nuage, ce qui réduit considérablement la puissance de calcul requise pour le robot lui-même, d'où un coût moindre. Par exemple, les caméras ne sont nécessaires que pour surveiller la bande magnétique ou le code QR au sol pour les AGV basés sur la grille. Bien que cette solution soit largement utilisée et à la mode de nos jours, elle ne fonctionne pas bien pour les robots latéraux extérieurs ou les robots d'inspection qui travaillent dans des zones où la couverture Wi-Fi est limitée (par exemple, sous le couvert d'arbres, etc.). Pour résoudre ce problème, la technique de vision par ordinateur à l'intérieur de la caméra fait son apparition ces jours-ci. Comme son nom l'indique, le traitement de l'image est entièrement réalisé au sein des caméras. En raison de la demande croissante de robots d'extérieur, IDTechEx pense que la vision par ordinateur dans la caméra sera de plus en plus nécessaire à long terme, en particulier pour ceux qui sont conçus pour travailler sur des terrains difficiles et dans des environnements hostiles (par exemple, les robots d'exploration, etc.). Cependant, à court terme, IDTechEx pense que la nature de la consommation d'énergie de la vision par ordinateur embarquée, ainsi que les coûts élevés des puces, vont probablement freiner l'adoption. IDTechEx pense que de nombreux fabricants d'équipements originaux de robots (OEM) préféreraient incorporer d'autres capteurs (par exemple, des capteurs à ultrasons, LiDAR, etc.) comme première étape pour améliorer la sécurité et la robustesse de la capacité de perception de l'environnement de leurs produits.

 

Une analyse plus détaillée de la tendance et de la façon dont les différents capteurs sont utilisés ensemble est incluse dans le dernier rapport d'IDTechEx, "Capteurs pour la robotique 2023-2043 : technologies, marchés et prévisions".