小芯片大宇宙 让机器人用“芯”感知世界

■记者姜泓实习生王丹妮

“我们的芯片是一个系列，叫作CMOS全集成激光雷达芯片。别看它小，它的‘小宇宙\’可是很厉害的。”放在项目负责人马瑞手掌心的芯片，看起来还不及小拇指指甲盖的一半。“这是我们的8线芯片，主打高精度，针对的主要是要求准确探测的智能服务机器人。”西安电子科技大学微电子学院2013级博士、师资博士后马瑞昨日告诉记者，他们研发的“高性能全集成激光雷达芯片——让机器用‘芯\’感知”，刚刚获得第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛创意组全国总决赛金奖。

扫地机器人、无人机、家用服务机器人、无人驾驶汽车……这些无人控制的智能设备开始逐步进入人们的生活。它们靠什么识别、躲避障碍物？

其实，这些机器人也有类似人类眼睛的“感官”——雷达系统。雷达作为机器人的眼睛，能够帮助机器人获取周围环境信息，例如进行障碍物定位、距离探测，并且能够引导机器人自主行进、主动避障等，被视作机器人实现高级智能行为的基础和先决条件。尤其是激光雷达，具有解析度高、抗有源干扰能力强、探测可靠度高、不受光线影响、测速范围大等优点，成为无人控制设备的不二之选。激光雷达还可实时探测出周围环境的三维图像，即使夜间也可以使用，真正“借”了一双“慧眼”给这些无人控制设备。而这双“慧眼”的“瞳仁”就是激光雷达芯片。

激光雷达芯片的性能、成本等，决定了整体激光雷达产品的优劣，市场上现有激光雷达均存在成本高、体积大、探知能力弱、可靠性差等痛点。

如今，这些痛点被来自西安电子科技大学微电子学院国家级集成电路实验教学示范中心的创新团队一一解决。他们研发的高性能全集成激光雷达芯片，是将核心电路的500多个分立元器件集成为一块芯片，能够快速获取百米范围内的不同目标，从底层硬件提高激光脉冲飞行时间的探测精度，创新性地引入高精度ADC，同时获取距离和强度信息，使图像更细腻。同时，它还可以做到亚纳秒级不可见光探测，增强抗干扰能力，提高探测安全性。也就是说，它可以让机器人视野更宽，看得更远更清晰。

就是这样一块小小的芯片，可以使整机体积至少缩小一半、功耗降低50%以上、核心电学器件成本降至原先的1%，并且无需经过电学调试。

不仅如此，针对不同应用需求，团队还研发了多款激光雷达芯片。马瑞指着桌子上大小不同的三块芯片说道：“这些都是我们还未封装的芯片。刚才看的那个是8线，主要是面向智能服务机器人、ADAS汽车辅助驾驶的中端市场。”他用镊子夹起一块更小的说：“它的长是1.66毫米，宽是0.88毫米，这是我们的单线激光雷达芯片，面向扫地机器人、儿童玩具等小型机器人的入门级市场。”这块“迷你款”芯片的探测距离可达20至50米，单片成本不足1元。

相比这款主打性价比的芯片，另一块长条形的芯片可算是三款芯片当中的“奢侈品”了。“这是我们最近才研发的64线激光雷达芯片，主要针对高端市场，比如无人自动驾驶、无人机自主飞行等等。”马瑞自豪地介绍道：“这是我们国内首款可量产多线的激光雷达芯片，它要比业界同类型产品领先至少6个月。”

“让机器用‘芯\’感知”，这不仅是他们项目的一句宣传语，更是他们团队用心创新的体现。

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