Чип MIT снижает энергопотребление при построении 3D‑карт для навигации роботов

Исследователи MIT создали специализированный чип, который позволяет небольшим автономным устройствам строить детальные 3D‑карты окружающей среды в реальном времени и при этом почти не расходовать энергию. Такое решение может пригодиться малым беспилотникам и другим устройствам с небольшой батареей. Они смогут ориентироваться в сложных пространствах, например проходить по узким каналам промышленной HVAC‑системы, искать утечки газа и обходить препятствия. Как сообщает MIT News, вся система потребляет около 6 милливатт, примерно столько же требуется одному светодиоду.

Обычно построение подобных карт требует заметных вычислительных ресурсов и памяти. Роботу нужно хранить изображения с камеры и трёхмерные пиксели среды, затем снова и снова обрабатывать эти данные. В новой работе исследователи объединили более эффективный алгоритм картирования с аппаратным ускорением в системе‑на‑чипе, благодаря чему требования к памяти и энергии снижаются. Разработка получила название Gleanmer. В её основе алгоритм GMMap, который формирует карту среды с помощью гауссовых эллипсоидов вместо привычных кубических вокселей.

Такое представление оказывается точнее и компактнее. Один вытянутый эллипсоид способен описать область, для которой потребовалось бы множество вокселей. Карта фиксирует и препятствия, и свободное пространство, поэтому робот может прокладывать безопасный маршрут и избегать столкновений. Работу представили на IEEE Very Large-Scale Integrated Circuits Symposium. Среди авторов Vivienne Sze, Zih-Sing Fu, Peter Zhi Xuan Li и Sertac Karaman. По словам Sze, совместное проектирование алгоритма и аппаратной части позволяет хранить очень большие карты в небольшом объёме памяти и делать это с высокой энергоэффективностью.