Source : ams OSRAM

Les robots sont en plein essor. Encore aujourd'hui, ils sont plus étroitement associés dans l'esprit de la plupart des gens à des environnements industriels lourds tels que les usines d'assemblage de voitures, mais les progrès technologiques permettent aux fabricants d'étendre les utilisations des robots dans les maisons, les magasins, les rues des villes, les hôtels et de nombreux autres environnements.

Les nouvelles utilisations intéressantes des robots impliqueront de plus en plus d'interactions avec les personnes et nécessiteront une connaissance approfondie de l'environnement. Un portefeuille de technologies optiques sophistiquées d'ams OSRAM est actuellement déployé dans la prochaine génération de robots, leur permettant de voir et de naviguer dans le monde qui les entoure, de détecter les objets à proximité et d'émettre des signaux indicateurs pour aider les personnes à interagir en toute sécurité.

Cartographie de l'environnement autour d'un robot

La cartographie et la détection d'objets sont des fonctions cruciales pour un robot entièrement autonome. Plus le robot détecte son environnement avec précision et exactitude, plus il peut se déplacer rapidement et efficacement dans un espace partagé.

Les robots sophistiqués s'appuient sur la détection 3D pour établir une « carte de profondeur », qui représente avec précision la taille et la forme des objets dans le champ de vision et leur distance par rapport au capteur. Une détection 3D efficace utilise généralement une combinaison d'émetteurs infrarouges (LED IR ou lasers) et de capteurs IR haute résolution pour les solutions de vision stéréo ou à lumière structurée. La famille de capteurs d'images Mira est particulièrement utile dans les applications robotiques, car elle est sensible aux longueurs d'onde visibles et infrarouges. Par exemple, le Mira220 est un capteur d'image à obturateur global pour le proche infrarouge qui offre une efficacité quantique élevée dans les spectres de lumière visible et proche infrarouge, où l'efficacité quantique atteint 38 % à 940 nm d'après nos tests internes.

Un capteur d'image Mira peut être utilisé à la fois pour la détection 3D (en combinaison avec des émetteurs IR de 940 nm) et pour fournir des images vidéo permettant la reconnaissance d'objets et d'autres fonctions d'intelligence artificielle (IA). De nouveaux cas d'utilisation des solutions d'imagerie sur robots sont en constante évolution, comme les robots de service qui ramassent les ordures dans les rues des villes. La combinaison de la détection d'images et de l'intelligence artificielle permet au robot d'identifier et de collecter correctement les déchets.

Si la précision du balayage 3D n'est pas cruciale pour le cas d'utilisation du robot et que la détection d'obstacles plus simple sur le plan algorithmique est déjà suffisante, les capteurs multizones par mesure directe du temps de vol pourraient être la solution de détection idéale. Ces capteurs TMF882X peuvent être facilement associés à des matrices à balayage avec un champ de vision plus large ou combinés à des solutions de balayage 3D basées sur l'image pour le réveil du système lorsque la conception ultime à faible consommation est requise.

Des capteurs avancés pour identifier les matériaux

La conscience environnementale d'un robot ne se limite pas à la navigation et à la prévention des collisions. Dans un robot nettoyeur de sols, par exemple, un circuit intégré de détection spectrale tel que l'AS7343 peut détecter les matériaux du sol, en distinguant la laine du polyester, le bois de la céramique. Outre la catégorisation des matériaux, les capteurs spectraux d'ams OSRAM peuvent également effectuer des mesures précises afin d'optimiser automatiquement les opérations de nettoyage en fonction du type de sol.

Les mesures spectrales effectuées par un capteur spectral identifient plus précisément les matériaux de revêtement de sol qu'une caméra visuelle soutenue par des algorithmes complexes et sont plus simples à mettre en œuvre : le système de capteur s'appuie uniquement sur des algorithmes basés sur l'apprentissage automatique pour faire correspondre un modèle spectral acquis avec un échantillon de référence stocké en mémoire.

Des signaux lumineux pour communiquer avec les personnes

La technologie optique peut être utilisée pour envoyer des signaux au monde extérieur, ainsi que pour détecter le monde qui entoure le robot. Une nouvelle technologie de projection de lumière permet à un robot de signaler son intention. Dans le secteur automobile, ams OSRAM a été le premier à mettre en œuvre un éclairage par projection au moyen de réseaux de micro-lentilles pour afficher, par exemple, les clignotants sur la surface de la route sous le rétroviseur.

Dans un robot, un réseau de micro-lentilles pourrait projeter des symboles tels que des flèches de virage à gauche ou à droite ou un ensemble d'anneaux d'impulsion entourant le robot pour indiquer l'étendue de sa zone de sécurité, comme le montre l'image ci-dessous. En communiquant des informations et des intentions à l'aide de signaux lumineux, le robot peut guider les humains pour qu'ils s'écartent plus intuitivement de son chemin ou pour qu'ils naviguent facilement autour de lui sans émettre de sons d'alarme gênants ni ralentir son déplacement ou celui de la personne.

Conclusion

L'innovation dans le domaine de la robotique apporte de nouveaux cas d'utilisation très intéressants sur le marché. Dans beaucoup d'entre eux, les robots doivent interagir de manière spontanée et autonome avec les personnes et les objets dans leur environnement. Les technologies optiques avancées d'ams OSRAM pour la détection et l'éclairage constituent la base du développement de cette nouvelle génération de robots.

À propos de l’auteur

Dr Clemens Müller est directeur principal du marketing d'applications pour les segments industriel et médical. Il est titulaire d'un doctorat en génie électrique de l'Université technique d'Aix-la-Chapelle et possède plus de 20 ans d'expérience dans l'industrie des semiconducteurs. Dans le cadre de ses responsabilités, il identifie les tendances émergentes dans les segments mentionnés et établit une correspondance centrée sur le client de ces tendances dans des solutions de systèmes innovantes optimisées par le portefeuille ams OSRAM.