Добавить новость
smi24.net
News in English
Январь
2024

The role of ToF sensors in mobile robots

0

ToF sensors provide 3D information of the world around a mobile robot, providing important data to the robots perception algorithms. | Credit: E-con Systems

In the ever-evolving world of robotics, the seamless integration of technologies promises to revolutionize how humans interact with machines. An example of transformative innovation, the emergence of time-of-flight or ToF sensors is crucial in enabling mobile robots to better perceive the world around them.

ToF sensors have a similar application to lidar technology in that both use multiple sensors for creating depth maps. However, the key distinction lies in these cameras‘ ability to provide depth images that can be processed faster, and they can be built into systems for various applications.

This maximizes the utility of ToF technology in robotics. It has the potential to benefit industries reliant on precise navigation and interaction.

Why mobile robots need 3D vision

Historically, RGB cameras were the primary sensor for industrial robots, capturing 2D images based on color information in a scene. These 2D cameras have been used for decades in industrial settings to guide robot arms in pick-and-pack applications.

Such 2D RGB cameras always require a camera-to-arm calibration sequence to map scene data to the robot’s world coordinate system. 2D cameras are unable to gauge distances without this calibration sequence, thus making them unusable as sensors for obstacle avoidance and guidance.

Autonomous mobile robots (AMRs) must accurately perceive the changing world around them to avoid obstacles and build a world map while remaining localized within that map. Time-of-flight sensors have been in existence since the late 1970s and have evolved to become one of the leading technologies for extracting depth data. It was natural to adopt ToF sensors to guide AMRs around their environments.

Lidar was adopted as one of the early types of ToF sensors to enable AMRs to sense the world around them. Lidar bounces a laser light pulse off of surfaces and measures the distance from the sensor to the surface.

However, the first lidar sensors could only perceive a slice of the world around the robot using the flight path of a single laser line. These lidar units were typically positioned between 4 and 12 in. above the ground, and they could only see things that broke through that plane of light.

The next generation of AMRs began to employ 3D stereo RGB cameras that provide 3D depth information data. These sensors use two stereo-mounted RGB cameras and a “light dot projector” that enables the camera array to accurately view the projected light on the science in front of the camera.

Companies such as Photoneo and Intel RealSense were two of the early 3D RGB camera developers in this market. These cameras initially enabled industrial applications such as identifying and picking individual items from bins.

Until the advent of these sensors, bin picking was known as a “holy grail” application, one which the vision guidance community knew would be difficult to solve.

The camera landscape evolves

A salient feature is the cameras’ low-light performance which prioritizes human-eye safety. The 6 m (19.6 ft.) range in far mode facilitates optimal people and object detection, while the close-range mode excels in volume measurement and quality inspection.

The cameras return the data in the form of a “point cloud.” On-camera processing capability mitigates computational overhead and is potentially useful for applications like warehouse robots, service robots, robotic arms, autonomous guided vehicles (AGVs), people-counting systems, 3D face recognition for anti-spoofing, and patient care and monitoring.

Time-of-flight technology is significantly more affordable than other 3D-depth range-scanning technologies like structured-light camera/projector systems.

For instance, ToF sensors facilitate the autonomous movement of outdoor delivery robots by precisely measuring depth in real time. This versatile application of ToF cameras in robotics promises to serve industries reliant on precise navigation and interaction.

How ToF sensors take perception a step further

A fundamental difference between time-of-flight and RGB cameras is their ability to perceive depth. RGB cameras capture images based on color information, whereas ToF cameras measure the time taken for light to bounce off an object and return, thus rendering intricate depth perception.

ToF sensors capture data to generate intricate 3D maps of surroundings with unparalleled precision, thus endowing mobile robots with an added dimension of depth perception.

Furthermore, stereo vision technology has also evolved. Using an IR pattern projector, it illuminates the scene and compares disparities of stereo images from two 2D sensors – ensuring superior low-light performance.

In comparison, ToF cameras use a sensor, a lighting unit, and a depth-processing unit. This allows AMRs to have full depth-perception capabilities out of the box without further calibration.

One key advantage of ToF cameras is that they work by extracting 3D images at high frame rates — with the rapid division of the background and foreground. They can also function in both light and dark lighting conditions through the use of active lighting components.

In summary, compared with RGB cameras, ToF cameras can operate in low-light applications and without the need for calibration. ToF camera units can also be more affordable than stereo RGB cameras or most lidar units.

One downside for ToF cameras is that they must be used in isolation, as their emitters can confuse nearby cameras. ToF cameras also cannot be used in overly bright environments because the ambient light can wash out the emitted light source.

A ToF sensor is nothing but a sensor that uses time of flight to measure depth and distance. | Credit: E-con Systems

Applications of ToF sensors

ToF cameras are enabling multiple AMR/AGV applications in warehouses. These cameras provide warehouse operations with depth perception intelligence that enables robots to see the world around them. This data enables the robots to make critical business decisions with accuracy, convenience, and speed. These include functionalities such as:

  • Localization: This helps AMRs identify positions by scanning the surroundings to create a map and match the information collected to known data
  • Mapping: It creates a map by using the transit time of the light reflected from the target object with the SLAM (simultaneous localization and mapping) algorithm
  • Navigation: Can move from Point A to Point B on a known map

With ToF technology, AMRs can understand their environment in 3D before deciding the path to be taken to avoid obstacles. 

Finally, there’s odometry, the process of estimating any change in the position of the mobile robot over some time by analyzing data from motion sensors. ToF technology has shown that it can be fused with other sensors to improve the accuracy of AMRs.

About the author

Maharajan Veerabahu has more than two decades of experience in embedded software and product development, and he is a co-founder and vice president of product development services at e-con Systems, a prominent OEM camera product and design services company. Veerabahu is also a co-founder of VisAi Labs, a computer vision and AI R&D unit that provides vision AI-based solutions for their camera customers.

The post The role of ToF sensors in mobile robots appeared first on The Robot Report.








Лео Канделаки и Анжелика Стубайло сыграют в новую трэвел-игру «Кто куда» на ТНТ

Доктор на старом пожелтевшем снимке

Любовь в сердце и в «Тропикана Парк»

Хаски на Summer Sound – выиграй билеты на Like FM


OpenAI warns that its new ChatGPT Agent has the ability to aid dangerous bioweapon development

Tourism is increasing over prepandemic levels, overwhelming popular destinations

The Best Story Of Chicago Bulls’ Offseason Just Got A Happy Ending

The founder of Deliciously Ella started a blog when suffering from severe chronic pain. Now, her multimillion-dollar snack empire is going global


В Курске погиб 36-летний мотоциклист

Дивеево ..

На пожаре в частном доме обнаружили тела мужчины и женщины

The sun of the North


The dairy industry would like Gen Z to drink more milk, so they made a Fortnite diner tycoon game

'I destroyed months of your work in seconds' says AI coding tool after deleting a devs entire database during a code freeze: 'I panicked instead of thinking'

Настройки GameHub и Winlator для игры в Prey (2017) на Android

Microsoft warns of 'active attacks' on its government and business server tech, with one cybersecurity expert claiming that they should 'assume that you have been compromised'



Нам есть чем гордиться: каким будет Национальный центр «Россия» на Краснопресненской набережной

Летняя школа Русского дома приняла детей из Карабаха

Аделина Панина: как силой мысли заставить человека написать или позвонить

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»


Протест против закона о поиске экстремистских материалов: в Москве прошли задержания активистов у Госдумы

Нам есть чем гордиться: каким будет Национальный центр «Россия» на Краснопресненской набережной

Хаски на Summer Sound – выиграй билеты на Like FM

Осквернение мемориала и кража продуктов. Литовский националист получил 23 года.


МИД Польши рекомендовал полякам покинуть Россию

Олимпийские чемпионы устроили флешмоб на международном турнире по гольфу «Сильные фигуры»: фото

Новое оборудование Dekree: грохоты с высокой пропускной способностью

Под Тамбовом пройдёт фестиваль авторской песни "Там, под Лысой Горой"


Александр Бублик получил хорошую новость от ATP после завоевания титула

Бублик завоевал шестой в карьере титул на уровне ATP

Александрова покинула турнир в Гамбурге, не дойдя до полуфинала.

Буассон завоевала свой первый титул в WTA


Парк Юрия Лужкова 19 июля стал площадкой фестиваля The BOWL

Летняя школа Русского дома приняла детей из Карабаха

Под Тамбовом пройдёт фестиваль авторской песни "Там, под Лысой Горой"

Бесплатный курс и бесплатное обучение дизайну с личным наставником. Веб дизайн, UX дизайн, графический дизайн, дизайн для маркетплейсов


Музыкальные новости

В Италии отменили концерт Гергиева 27 июля

Надежда Бабкина высказалась о «вражде» с Надеждой Кадышевой

Карточка Артиста. Карточка артиста яндекс.

Евродепутат высказался о срыве концерта Гергиева в Италии.


Нам есть чем гордиться: каким будет Национальный центр «Россия» на Краснопресненской набережной

Летняя школа Русского дома приняла детей из Карабаха

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»

Аделина Панина: как силой мысли заставить человека написать или позвонить


«Роскосмос» показал непогоду над Москвой

Инсайдер Карпов: "Спартак" предложил "Динамо" Мх за Пальцева 250 млн рублей

Россияне рассказали, по каким критериям выбирают квартиру для покупки в 2025 году

Появилось видео тест-драйва патриарха Кирилла на "КАМАЗе" в Набережных Челнах


Рискнул на 100 тысяч рублей: инженер из Смоленска купил более 1,7 тысячи лотерейных билетов и выиграл автомобиль от «Национальной Лотереи» и РОЛЬФ на VK Fest

На МКАД из-за аварии образовалась пробка длиной в три километра

Сильный ливень заблокировал людей в авто в центре Москвы

25 июля пилотажная группа "Звезда" пролетит над пробками на шоссе под Москвой


Министр юстиции поделился информацией о роли адвокатов в специальной военной операции.

Нам есть чем гордиться: каким будет Национальный центр «Россия» на Краснопресненской набережной

Путин отметил победу синхрониста Мальцева на чемпионате мира в Сингапуре.

Путин отметил успехи российских школьников на математической олимпиаде.




Собянин: создание 5 центров женского здоровья завершат в этом году

«Я на инвалидном кресле, он на «Тесле»: что случилось с блогером Мариш Мариш

После вспышки инфекции на теплоходе «Леонид Красин» начали расследование

Уже не крепкий орешек: как Брюс Уиллис живет с неизлечимой болезнью


Пока вы не уснули: открытая поддержка Алиевым Киева и «подзатыльник» Зеленскому от Трампа

«СТРАНА.ua»: Зеленский раскритиковал ЕС за непредоставление обещанной помощи


В Москве впервые пройдет фестиваль экстремальных видов спорта

Движение к победе: в России стартует премия «Мы верим твердо в героев спорта»

KENGURU GAMES в Звенигороде звенели на всю страну

Кайрат Бермуканов поддержал Петра Яна перед боем в Абу‑Даби


Куда Лукашенко хочет пристроить лишних дипломатов

Посланник Трампа рассказал, как «неформально» договаривался с Лукашенко: после нескольких тостов Минск освободил политзаключенных

Юрист Трампа Коул рассказал, как пил водку с Лукашенко в Минске

Вячеслав Федорищев и Александр Лукашенко наметили направления развития сотрудничества Самарской области и Беларуси


Более 800 спортивных площадок обновят и обустроят в Москве - Сергей Собянин

Более 800 спортивных площадок обновят и обустроят в Москве — Сергей Собянин

Сергей Собянин открыл школу на 1100 мест в стремительно растущей Коммунарке

Собянин рассказал, как город заботится о природе при строительстве метро


Собянин рассказал, как Москва заботится о природе при строительстве метро

Россияне рассказали, по каким критериям выбирают квартиру для покупки в 2025 году

Фестиваль «Сады и цветы»: как Москву превращают в городской оазис

Зарядки для электромобилей «Энергия Москвы» станут платными


«Желание посеять панику»: в Варшаве призвали поляков покинуть Россию

Врач Поляков: Киркоров рискует сойти с ума из-за препарата для похудения

Бесплатный курс и бесплатное обучение дизайну с личным наставником. Веб дизайн, UX дизайн, графический дизайн, дизайн для маркетплейсов

Парк Юрия Лужкова 19 июля стал площадкой фестиваля The BOWL


Девочка упала при посадке на теплоход в порту Архангельска

Центр подготовки личного состава Северо-Западного округа Росгвардии пополнили призывники

Собянин: Первый участок Рублево-Архангельской линии метро полностью пройден

Архангельская область - не самое перспективное место для трудоустройства


В Симферополе наградили юных крымчан за отвагу и решительность

Поезда "Таврия" по-прежнему задерживаются из-за ЧП в Ростовской области

Актуальная информация о задержке поездов в Крым и обратно

В Симферополе на базе «Клинического госпиталя для ветеранов войн» функционирует гериатрический центр для пожилых людей с возрастными нарушениями


МИД Польши рекомендовал полякам покинуть Россию

Парк Юрия Лужкова 19 июля стал площадкой фестиваля The BOWL

Высокопроизводительные электродвигатели от компании JackShaft

Мосбиржа начала расчет индекса создания стоимости в рамках инициативы с ЦБ РФ














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *