超聲波和激光雷達(dá)在機(jī)器人避障中的應(yīng)用

（文章來(lái)源：工采網(wǎng)）
? ? ?? 隨著機(jī)器人深入人們的生活，例如工廠、倉(cāng)庫(kù)、酒店、商場(chǎng)、餐廳等環(huán)境中的使用，人們對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)能力越為重視，市場(chǎng)對(duì)智能化設(shè)備的需求日益高漲。以至于避障成為一個(gè)極為關(guān)鍵且必要的功能。

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)物體時(shí)，按照一定的方法進(jìn)行有效地避障，最后達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)避障與導(dǎo)航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過(guò)傳感器獲取周?chē)h(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術(shù)在移動(dòng)機(jī)器人避障中起著十分重要的作用。下面工采網(wǎng)小編和大家一起看看超聲波傳感器和激光雷達(dá)傳感器在機(jī)器人避障中的相關(guān)解決方案。

目前市面上常見(jiàn)的機(jī)器人避障基本都采用到激光雷達(dá)，激光雷達(dá)作為自動(dòng)駕駛和機(jī)器人等領(lǐng)域中的重要傳感器，一直扮演著“眼睛”的角色，360°掃描周?chē)h(huán)境，構(gòu)建厘米級(jí)別高精度地圖，為后續(xù)避障導(dǎo)航做輔助。工采網(wǎng)提供的小型激光雷達(dá)模組 - TFmini Plus是一款小型化激光雷達(dá)模組，基于TOF（飛行時(shí)間）原理，主要用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、精準(zhǔn)、高頻的距離測(cè)量功能?？蓮V泛應(yīng)用于行人檢測(cè)、車(chē)輛檢測(cè)、高度計(jì)、機(jī)器人防跌落等領(lǐng)域。

但如果僅使用激光雷達(dá)作為唯一的一種避障傳感器，是無(wú)法在一些復(fù)雜場(chǎng)所勝任避障工作的，必須要為機(jī)器人配備其它的傳感器作為補(bǔ)充，比如：超聲波傳感器，它的成本非常低，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。

例如工采網(wǎng)提供的MaxBotix 超聲波人體檢測(cè)傳感器 - MB1004便是一款專(zhuān)門(mén)有高低電平報(bào)警信號(hào)輸出的接近傳感器，可測(cè)范圍可達(dá)213cm，適用于行人檢測(cè)、停車(chē)檢測(cè)等。當(dāng)行人進(jìn)入檢測(cè)范圍內(nèi)，MB1004就會(huì)輸出由低電平變成高電平的報(bào)警信號(hào)。同時(shí)它也具備輸出目標(biāo)具體距離的功能，通過(guò)RS232輸出距離數(shù)據(jù)。MB1004是一款非常低成本的人體檢測(cè)超聲波傳感器。同時(shí)也是接近區(qū)域探測(cè)、行人檢測(cè)、展臺(tái)/信息亭、機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航、自主導(dǎo)航、多傳感器陣列、近距離檢測(cè)等領(lǐng)域的最佳解決方案。

目前較為常見(jiàn)的組合是采用激光雷達(dá)、深度相機(jī)外加超聲波等傳感器的方式來(lái)進(jìn)行融合避障導(dǎo)航，是不是機(jī)器人產(chǎn)品上安裝的傳感器越多，就越能有效檢測(cè)障礙物并規(guī)避呢？

理論上，機(jī)器人上安裝的傳感器種類(lèi)和數(shù)量越多，導(dǎo)航定位系統(tǒng)就越能有效的檢測(cè)出環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)和障礙物。但實(shí)際情況中，額外的傳感器并非多多益善。除了成本因素外，不合理的傳感器組合將可能導(dǎo)致相互干擾的發(fā)生。此外，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)。

超聲波傳感器以其性?xún)r(jià)比高、硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)機(jī)器人感知系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是超聲波傳感器也存在一定的局限性，主要是因?yàn)椴ㄊ谴?、方向性差、測(cè)距的不穩(wěn)定性（在非垂直的反射下）等，因此往往采用多個(gè)超聲波傳感器或采用其他傳感器來(lái)補(bǔ)償。
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