對于機器人我們有很多的期待,希望它能代替人工從事各類危險、繁雜的工作,隨著機器人技術的不斷發(fā)展,機器人已從工業(yè)領域順延至服務領域。在商場、餐廳、酒店、銀行等公共場所,我們已能看到各類形態(tài)迥異的服務機器人,面對復雜的人群,擁有定位導航技術的服務機器人已能做到自主行走。

作為 “機器之眼”的激光雷達是機器人感知的重要傳感器

在實現(xiàn)機器人自主行走中,會涉及到各類不同的傳感器,其中包括激光雷達、超聲波、深度攝像頭、防碰撞、防跌落等多種傳感器。結合相應算法,幫助機器人實現(xiàn)自主導航、避障。而激光雷達是眾多傳感器中最重要的一種,它充當著“機器之眼”的角色,可以幫助機器人實時感知周圍環(huán)境信息,包括障礙物的大小、尺寸、形狀、位置、姿態(tài)等,因此在機器人感知系統(tǒng)中占據(jù)著核心位置。

激光雷達技術本身結構復雜,且量產(chǎn)難度大,成本高昂,在加上我國激光雷達技術起步較晚,所以產(chǎn)品質(zhì)量與國外激光雷達技術存在一定差距,導致我國激光雷達長期被國外壟斷。但近幾年來,國產(chǎn)激光雷達技術加速發(fā)展,性能顯著提升,已完全能夠滿足機器人領域的應用需求,且價格也僅為國外激光雷達品牌的三分之一左右,具備很大競爭力。

在服務機器人領域,目前應用的激光雷達主要以單線激光雷達為主,產(chǎn)品價格不同于自動駕駛領域幾萬至幾十萬的激光雷達,相對來說,機器人領域的激光雷達成本較低,目前最低價格的激光雷達僅在數(shù)百元。而在激光雷達類型方面,目前主要還是以機械激光雷達為主,后期大多企業(yè)將開展固態(tài)激光雷達的研發(fā)。

激光雷達技術國產(chǎn)化顯著提升 思嵐科技推動機器人產(chǎn)業(yè)大規(guī)模落地

隨著服務機器人產(chǎn)業(yè)的不斷爆發(fā),對于激光雷達的需求也越發(fā)強烈,目前,國內(nèi)已有多家研發(fā)激光雷達技術的企業(yè),其中包括思嵐科技、速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、鐳神智能、北醒光子等多家企業(yè)。以思嵐科技為首的激光雷達產(chǎn)品已被廣泛應用于各大服務機器人中。

思嵐科技本質(zhì)上是一家致力于幫助機器人實現(xiàn)自主定位導航技術的企業(yè),至09年開始就著力于激光雷達技術的研發(fā),目前旗下已研發(fā)出多款高質(zhì)量激光雷達產(chǎn)品,從三角測距激光雷達到TOF激光雷達再到全新的激光雷達品類(內(nèi)置建圖和定位功能),思嵐科技實現(xiàn)了一次又一次的突破,打破了我國激光雷達長期被國外壟斷的局面。

激光雷達作為機器人環(huán)境感知的重要傳感器,其核心指標在于測量的最大距離(量程),除了測距距離外,采樣速度、旋轉速度、角度分辨率等參數(shù)也是激光雷達技術性能的重要指標。

較高的掃描頻率可以確保安裝激光雷達的機器人實現(xiàn)較快速度的運動,并且保證地圖構建的質(zhì)量。但要提高掃描頻率并不只是簡單的加速激光雷達內(nèi)部掃描電機旋轉這么簡單,對應的需要提高測距采樣率。否則當采樣頻率固定的情況下,更快的掃描速度只會降低角分辨率。

除了測距距離、掃描頻率之外,測量分辨率和建圖精度等參數(shù)對于激光雷達性能來說同樣重要,這些都是保證機器人能擁有穩(wěn)定性能的重要參數(shù)。目前,思嵐的激光雷達可達到毫米級別的解析度。

當然,在我們的日常生活中,還會出現(xiàn)一些常見光、高透材質(zhì)等因素干擾激光雷達工作。以環(huán)境光來說,對于采用三角測距原理的激光雷達來說,除了要能抵抗光干擾之外,還要能區(qū)分出環(huán)境光和激光信號。為此,思嵐科技在處理算法以及光學調(diào)教上沒少下功夫。TOF系列雷達更是憑借與身俱來的優(yōu)勢,能夠有效避免環(huán)境光與強日光的干擾,實現(xiàn)室外場景的穩(wěn)定測距與高精度建圖。

壽命問題也是衡量激光雷達的一大重要因素,思嵐科技從第二代激光雷達RPLIDAR A2開始,就采用綜合無線供電和光通信技術,獨創(chuàng)性的設計了光磁融合技術,徹底解決了因物理接觸磨損導致電氣連接失效、激光雷達壽命短的問題,使得雷達壽命長達5年。

除了激光雷達技術上的提升,能否實現(xiàn)量產(chǎn)也是一大重點,激光雷達是一個非常精密的光學器件,在組裝及后期的校正上有很多的門檻,幾個微米的安裝誤差都會導致性能發(fā)生很大的差異 。思嵐科技為了改變這一尷尬局面,把很多對工人要求很高的組裝、調(diào)教的工作讓它變成一個自動化或者半自動化的由機器人進行干預輔助的方式,提高產(chǎn)品合格率和產(chǎn)能,降低成本。

隨著國產(chǎn)激光雷達技術的不斷突破,目前業(yè)內(nèi)大部分服務機器人產(chǎn)業(yè)都基于思嵐科技激光雷達而研發(fā)。思嵐科技的出現(xiàn)推動了服務機器人的大規(guī)模應用落地。同樣,機器人領域的快速發(fā)展下也將帶動激光雷達行業(yè)的進一步發(fā)展。