激光雷达在机器人避障中的应用
如今，在各種商用場(chǎng)景中服務(wù)機(jī)器人已屢見(jiàn)不鮮，對(duì)于一些在餐廳、酒店等地的服務(wù)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，往往會(huì)面臨應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變的情況，這就對(duì)機(jī)器人的避障能力提出了很大的挑戰(zhàn)，避障是指移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過(guò)程中通過(guò)傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物體，按照一定的方法進(jìn)行有效地避障，最后到達(dá)目的地。
目前，市面上解決機(jī)器人避障問(wèn)題大多會(huì)采用到激光雷達(dá)傳感器，在機(jī)器人避障中激光雷達(dá)扮演著了“眼睛”的角色，可以實(shí)時(shí)感知周?chē)h(huán)境信息，包括障礙物的方位、尺寸、形狀及姿態(tài)等。
以思嵐科技的RPLIDAR A3激光雷達(dá)為例，RPLIDAR A3采用了思嵐科技自主研發(fā)的高速激光測(cè)距核心，測(cè)距半徑可達(dá)到25米，突破了三角測(cè)距雷達(dá)因自身原理問(wèn)題難以做到20米以上的實(shí)用化測(cè)距。測(cè)距越大，意味著機(jī)器人可以在更大的環(huán)境中進(jìn)行地圖構(gòu)建及定位，當(dāng)然，即使在遠(yuǎn)距離條件下RPLIDAR A3也能保持良好的測(cè)距精度。
激光雷達(dá)每秒的激光測(cè)距點(diǎn)數(shù)直接影響了雷達(dá)掃描獲取的高精度輪廓信息的效果，點(diǎn)數(shù)越多，輪廓圖形越清晰，建圖越精確，可以確保安裝激光雷達(dá)的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)較快速度的運(yùn)動(dòng)，并且保證地圖構(gòu)建的質(zhì)量。思嵐科技RPLIDAR A3每秒16000次點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集，已經(jīng)趕超部分TOF原理激光雷達(dá)測(cè)量頻率，從而實(shí)現(xiàn)非常稠密的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
同時(shí)，RPIDAR A3新增了戶(hù)外工作模式，在該模式下，其具備更為可靠的抗日光干擾能力，在檢測(cè)黑白物體、遠(yuǎn)距離物體及強(qiáng)光直射物體時(shí)，測(cè)距表現(xiàn)更加穩(wěn)定，在10-20米內(nèi)完全解決問(wèn)題，應(yīng)用范圍可擴(kuò)大到更多商用甚至工業(yè)場(chǎng)景。
當(dāng)然，機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜場(chǎng)所的避障效果，光有激光雷達(dá)是還不夠的，還需要以其他傳感器作為補(bǔ)充，如超聲波、深度攝像頭、防跌落等傳感器，超聲波傳感器成本非常低，實(shí)施簡(jiǎn)單，可識(shí)別透明物體，缺點(diǎn)是檢測(cè)距離近，三維輪廓識(shí)別精度不好，所以對(duì)桌腿等復(fù)雜輪廓的物體識(shí)別不好，但是它可以識(shí)別玻璃、鏡面等物體。
在實(shí)際應(yīng)用中，傳感器也并非越多越好，不合理的傳感器組合不但增加使用的成本，還有可能導(dǎo)致傳感器之間互相干擾的情況發(fā)生，另外，每種傳感器的誤差和噪音模型存在區(qū)別，比如超聲波傳感器的測(cè)距精度和檢出障礙物的方位精度遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)。
隨著傳感器技術(shù)發(fā)展，機(jī)器人避障及自主導(dǎo)航技術(shù)已成功落地于各大機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景中。機(jī)器人的自主移動(dòng)要求也從最初的簡(jiǎn)單功能實(shí)現(xiàn)，提升至可靠性、通用性及高效率上，因此對(duì)相關(guān)技術(shù)也提出了更高的要求。
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