低耗芯片助機械人穿梭複雜環境

低耗芯片助機械人穿梭複雜環境

新 丁

麻省理工学院的研究人员开发出一款新 型芯片

全新低耗芯片面世，有助微型機械人（圖）穿梭複雜環 境。

低耗芯片助機械人穿梭複雜環境

美國麻省理工學院研究人員日前發佈最新研究成果指出，團隊研發的一款全新芯片可助力小型低功耗無人機在工業暖通空調管道狹窄拐角間快速穿行、規避障礙物，完成燃氣洩漏巡檢。

研究人員指出，這款全新芯片能讓小型自主機械人及其他電池續航受限設備，僅消耗一枚LED燈左右的功耗，即時構建環境精細三維地圖。機械人可依託該地圖規劃無碰撞行進路線抵達目標點位。在常規情況下，生成這類完整地圖需要高功耗系統，並佔用大量內存來構建、存儲機械人周邊障礙物的三維模型。該研究團隊採用全新思路，將一款極致輕量化的建圖演算法與專門用於加速運算的定製硬件結合，最大限度降低內存佔用與功耗。這款片上系統功耗僅約六毫瓦，遠低於其他同類系統。極低的功耗特性也讓該芯片適配輕量化增強現實頭顯，設備可長時間佩戴，用於醫療模擬教學、精密設備維修與裝配等場景。

有專家對此指出，此次研發展示了演算法與硬件協同設計大幅提升能效的典型案例。已有大量研究聚焦輕量化三維地圖構建，但本研究的突出優勢在於，同步優化了地圖生成全過程的運行效率。這款全新芯片能以極小存儲空間承載超大地圖，且全程能耗極低。

研究人員表示，機械人構建包含環境障礙物的三維地圖通常功耗巨大，設備需要存儲相機拍攝的圖像，並對每張圖像內所有三維像素進行多次運算處理。傳統方案採用立方體三維體素表徵環境，而該團隊改用高斯橢球團對空間障礙物進行建模。這類橢球體的尺寸、外形、厚度可平滑自我調整調節，相比剛性立方體體素，能更高效貼合曲面物體輪廓。關鍵在於，該地圖可同步記錄障礙物與機械人周邊可通行空白區域，二者結合支撐機械人規劃安全無碰撞路徑。使用體素標記障礙物與空白區域通常會佔用海量內存，這也是傳統方案高功耗的根源。高斯橢球可靈活適配物體幾何形態，單個細長橢球就能覆蓋大量體素才能表徵的區域，因此障礙物表面與空閒空間的存儲體量大幅精簡。團隊將這套系統命名為“

Gleanmer”，配套自研演算法，依託高斯橢球表徵障礙物，高效生成機械人環境三維地圖。

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