Desarrollan una placa de visión estéreo de bajo coste para robótica

El desarrollador de hardware Ryan Walker ha creado una placa de visión estéreo de bajo coste diseñada para operar de manera autónoma en proyectos embebidos, sin requerir una computadora externa para la captura y el procesamiento de imágenes de profundidad. Esta iniciativa, destacada por Hackster.io, busca hacer la tecnología de visión estéreo más accesible, superando el desafío de su alta demanda computacional.

La placa se basa en un sistema en chip (SoC) Rockchip RV1103, que integra un procesador Arm Cortex-A7 de 1.1 GHz y 64 MB de memoria RAM DDR2. Este chip incluye aceleración por hardware específica para el procesamiento de imágenes, lo que lo hace adecuado para su función. El diseño se complementa con dos cámaras OV9281, formando un sistema de visión estéreo autocontenido que puede ejecutar Linux.

La funcionalidad principal de la placa es actuar como un periférico. Por ejemplo, en un robot basado en Arduino, la placa se encarga del procesamiento de imágenes y la transmisión de datos a través de una conexión serie, liberando al microcontrolador anfitrión para otras tareas esenciales, como la evitación de obstáculos. Esto permite que la robótica acceda a capacidades de navegación avanzadas que tradicionalmente requieren sistemas más complejos y costosos.

El hardware se implementa en una PCB de cuatro capas con trazas de impedancia controlada para interfaces de alta velocidad como MIPI, USB y Ethernet. Si bien el diseño inicial fue en gran medida exitoso, se identificaron algunos puntos a mejorar, como orificios de montaje de lentes de tamaño incorrecto, resistencias LED subdimensionadas y una traza de alimentación más delgada de lo previsto.

En cuanto al software, se utilizó Buildroot para ensamblar un sistema Linux con los componentes necesarios, incluyendo el cargador de arranque, el kernel y los controladores. Se incorporaron controladores de cámara MIPI y soporte de aceleración de hardware del paquete de software del proveedor de Rockchip. El sistema resultante permite el acceso a las cámaras a través de la interfaz Video4Linux2 de Linux, mientras que una conexión USB-C puede configurarse para comunicación Ethernet y acceso SSH.

La capacidad de detección de profundidad de la placa reside en el motor de video Rockchip, que incluye un motor de suma de diferencias absolutas (SAD) acelerado por hardware. Este mecanismo permite comparar pequeñas regiones de imágenes capturadas por las dos cámaras para identificar características coincidentes. Dada la separación horizontal de las cámaras, los objetos aparecen en posiciones ligeramente distintas en cada imagen. Al medir el desplazamiento de estas características correspondientes, el software puede estimar la distancia de los objetos a las cámaras. Los objetos cercanos producen mayores disparidades, mientras que los distantes generan menores.

Walker ha demostrado ya la captura de imágenes y el procesamiento de profundidad en este hardware. Actualmente, está evaluando el interés para una pequeña serie de producción. Si hay suficiente demanda, planea fabricar diez unidades adicionales con las correcciones de hardware necesarias y ofrecerlas a la venta por 110 dólares cada una. Los planes futuros incluyen mejoras de software, optimización del procesamiento de imágenes y la potencial adición de localización y mapeo simultáneos (SLAM) y detección de objetos basada en YOLO.