機械人上是不是感測器越多,越能有效避障?

2021-08-21 10:19:32 字數 1398 閱讀 4871

雷射雷達作為自動駕駛和機械人等領域中的重要感測器,一直扮演著「眼睛」的角色,360°掃瞄周圍環境,構建厘公尺級別高精度地圖,為後續避障導航做輔助。

但如果僅使用雷射雷達作為唯一的避障感測器,則難以對玻璃、鏡子等投射或者反射光訊號的物體進行檢測,此外單線束的雷射雷達也難以檢測出不同高度的障礙物資訊。所以,多感測器融合是大勢所趨。

幾種常見的感測器

目前較為常見的組合是採用雷射雷達、深度相機外加超聲波等感測器的方式來進行融合避障導航:

感測器安裝位置

目的雷射雷達

機械人前方

導航定位和避障的主要感測器

深度相機

機械人前上方

不同高度上的障礙物檢測

超聲波感測器

四周檢測玻璃等光學感測器無法檢測的物品

物理碰撞

四周機械人發生實際碰撞的檢測

跌落檢測

底部或前方

當機械人將遇到跌落風險時給出報警

但,是不是機械人產品上安裝的感測器越多,就越能有效檢測障礙物並規避呢?

理論上,機械人上安裝的感測器種類和數量越多,導航定位系統就越能有效的檢測出環境中的風險和障礙物。但實際情況中,額外的感測器並非多多益善。除了成本因素外,不合理的感測器組合將可能導致相互干擾的發生。此外,每種感測器的誤差和噪音模型存在區別。比如超聲波感測器的測距精度和檢出障礙物的方位精度遠低於雷射雷達。

如何在不同感測器之間進行融合,提取出更加符合現實情況的檢測資料,採用何種感測器用於自主定位導航是一直是業內討論的重點。一般來說,感測器的選擇受制於如下因素:

與使用環境的適用性

每種感測器均有其特定工作指標,如雷射雷達而言,最大測量半徑是衡量其效能的關鍵指標之一。如果將乙個探測半徑最大是10公尺的雷射雷達應用在工作於非常空曠的廠房的機械人中或許就是不合適的。同樣,如果機械人要求在黑暗環境中工作,配備了只能接受可見光的視覺成像感測器也是不合適的。

產品形態

機械人產品本身的造型、運動特性也會制約感測器選擇。比如一些仿人的教育機械人,本身形態就比較小巧可愛,如果將乙個體積佔比較大的雷達放置其中,顯然影響整體美觀。

成本

當選用的感測器可以很好的滿足上述指標後,成本就是決定其是否能最終選用的衡量因素。實際上這也是目前制約導航定位技術普及的核心因素。歷史上,由於雷射雷達傳統上高昂的成本,導致無法最終在實際產品中使用。因此,近些年低成本雷射雷達產品的研發成為了行業內的一大趨勢。另一方面,僅依靠視覺感測器的導航方案也是目前學術界的一大研究熱點,其背後能有效的降低感測器成本也是推動因素之一。

所以,在正確融合感測器資料之後,將會更好的解決定位導航帶來的技術難題,不過,還有更多的問題需要不斷的解決。而在目前的條件下,如何合理利用現有技術,揚長避短,在產品落地和技術不完備中找到平衡點,是目前自主定位導航產業界共同面臨的考驗。

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