20/03/2023
Door Ad Spijkers
Lidar is een populaire technologie op autonome voertuigen. Maar de sensoren hebben enkele nadelen die camera's niet hebben.
Autonoom rijden heeft in de robotica-industrie een grote vlucht genomen. Autonome robotica is van oudsher sterk afhankelijk van Lidar, dankzij de eenvoud en het gebruiksgemak. Lidar heeft echter een aantal beperkingen, zoals hoge initiële kosten, lage resolutie en gebrek aan objectherkenning. Autonome voertuigen van Tesla en John Deere gebruiken alleen camera's. Het lijkt er op dat het tij aan het verschuiven is en dat camera's klaar staan om het over te nemen.
Volgens IDTechEx's recente onderzoek Sensors for Robotics 2023-2043: Technologies, Markets, and Forecasts, zal het marktaandeel van Lidar in de robotica-industrie afnemen van 24% naar 21%. Het marktaandeel van camera's zal naar verwachting in de komende tien jaar met 3% toenemen.
Noodzaak en kosten
Een van de voordelen van Lidar is dat ze minder gevoelig zijn voor slechte weersomstandigheden en beperkt zicht in vergelijking met camera's. Dit is een voordeel voor buitenrobots die in onvoorspelbaar weer werken. Maar ze zijn niet echt nodig voor mobiele robots voor binnen, omdat deze werken in een goed gecontroleerde omgeving met stabiele kunstmatige verlichting.
Bovendien kunnen camera's, in tegenstelling tot Lidar die een 3D-puntenwolk biedt, zowel 3D-informatie als kleurinformatie vastleggen. Hierdoor kunnen robots objecten herkennen en onderscheiden op basis van kleur en textuur. De mogelijkheid om 3D-informatie vast te leggen maakt de weg vrij voor camera's om Lidar te vervangen.
Kosten zijn een belangrijke factor in de verschuiving weg van Lidar. Sensoren volgens dit principe kunnen duur zijn. Camera's zijn betaalbaarder, waardoor ze voor veel bedrijven een toegankelijker optie zijn. Dit heeft geresulteerd in een bredere acceptatie van op camera's gebaseerde systemen. Deze zijn economischer voor kleinere bedrijven en start-ups (wat veel robot-OEM's zijn). Desondanks kunnen ondanks de lage kosten van camerahardware (beeldsensoren) de total cost of ownership voor camera's hoog zijn gezien de software en beeldverwerkingseenheden zoals GPU's en beeldverwerkingssoftwaresystemen.
Grootte, gewicht en onderhoud
Camera's hebben een kleinere vormfactor in vergelijking met Lidar, waardoor ze gemakkelijker te integreren zijn in mobiele robots. Dit maakt compactere en lichtere ontwerpen mogelijk, wat cruciaal kan zijn voor robots die door krappe ruimtes of nauwe deuropeningen moeten navigeren. Bovendien kunnen camera's op meerdere locaties op de robot worden geplaatst, waardoor een breder gezichtsveld wordt geboden en de navigatienauwkeurigheid wordt verbeterd.
Camera's zijn eenvoudiger te kalibreren en te onderhouden in vergelijking met Lidar. Laatstgenoemde vereist zorgvuldige uitlijning om ervoor te zorgen dat de 3D-puntenwolk nauwkeurig is. Het kan moeilijk zijn om die nauwkeurigheid in de loop van de tijd te behouden. Aan de andere kant zijn camera's meestal plug-and-play, waardoor ze gemakkelijker te gebruiken en te onderhouden zijn.
Belemmeringen voor camera's
Ondanks de bovengenoemde superioriteit schetst het onderzoek van IDTechEx echter ook enkele belemmeringen die de acceptatie van de camera in de weg staan. Hoewel beeldsensoren aanzienlijk goedkoper zijn dan Lidar, kunnen de totale kosten van camera's en beeldverwerkingseenheden (software en GPU's) hoger uitvallen dan van Lidar.
Om camera's robuust te laten functioneren, is ook een solide machine vision systeem nodig. Veel robotfabrikanten hebben een beperkte cashflow, waardoor ze behoudend zijn in het investeren van te veel kapitaal in het ontwikkelen van machine vision-software. Het liefst zouden ze bestaande Lidar-oplossingen gebruiken.
Veel magazijneigenaren aarzelen om mobiele robots met camera's in hun magazijnen in te zetten door zorgen over gegevensprivacy. Het gebrek aan interesse van eindgebruikers vertraagt de acceptatie van camera's in robots. Bovendien maakt het gebrek aan afbeeldingen en gegevens verzameld uit magazijnen door privacy-overwegingen het moeilijker voor robotfabrikanten om een robuust machine vision systeem te ontwikkelen.
Conclusie
De verschuiving naar op camera gebaseerde systemen voor indoor mobiele robots is een weerspiegeling van de veranderende prioriteiten in het veld. Naarmate de kosten dalen en de technologie verbetert, worden camera's een toegankelijkere en effectievere oplossing voor navigatie en kaarten binnenshuis. Niettemin zal Lidar waarschijnlijk nog steeds een plaats hebben in sommige toepassingen en zullen camera's op korte termijn hun eigen problemen hebben. Maar voor IDTechEx is duidelijk dat camera's klaar zijn om de dominante sensor te worden voor mobiele robots voor binnenshuis in de komende jaren.
Het rapport Sensors for Robotics 2023-2043: Technologies, Markets, and Forecasts voorspelt dat de marktomvang van camera's die in robots worden gebruikt het komende decennium 23 keer zo groot zal zijn. Afhankelijk van vorm en aantal gebruikers kost het rapport $ 6500 (elektronisch, 1-5 gebruikers) tot $ 9950 (elektronisch, 1 hard copy, 6-10 gebruikers).
Ill.: IDTechEx