对于机器人我们有很多的期待,希望它能代替人工从事各类危险、繁杂的工作,随着机器人技术的不断发展,机器人已从工业领域顺延至服务领域。在商场、餐厅、酒店、银行等公共场所,我们已能看到各类形态迥异的服务机器人,面对复杂的人群,拥有定位导航技术的服务机器人已能做到自主行走。
作为 “机器之眼”的激光雷达是机器人感知的重要传感器
在实现机器人自主行走中,会涉及到各类不同的传感器,其中包括激光雷达、超声波、深度摄像头、防碰撞、防跌落等多种传感器。结合相应算法,帮助机器人实现自主导航、避障。而激光雷达是众多传感器中最重要的一种,它充当着“机器之眼”的角色,可以帮助机器人实时感知周围环境信息,包括障碍物的大小、尺寸、形状、位置、姿态等,因此在机器人感知系统中占据着核心位置。
激光雷达技术本身结构复杂,且量产难度大,成本高昂,在加上我国激光雷达技术起步较晚,所以产品质量与国外激光雷达技术存在一定差距,导致我国激光雷达长期被国外垄断。但近几年来,国产激光雷达技术加速发展,性能显著提升,已完全能够满足机器人领域的应用需求,且价格也仅为国外激光雷达品牌的三分之一左右,具备很大竞争力。
在服务机器人领域,目前应用的激光雷达主要以单线激光雷达为主,产品价格不同于自动驾驶领域几万至几十万的激光雷达,相对来说,机器人领域的激光雷达成本较低,目前最低价格的激光雷达仅在数百元。而在激光雷达类型方面,目前主要还是以机械激光雷达为主,后期大多企业将开展固态激光雷达的研发。
激光雷达技术国产化显著提升 思岚科技推动机器人产业大规模落地
随着服务机器人产业的不断爆发,对于激光雷达的需求也越发强烈,目前,国内已有多家研发激光雷达技术的企业,其中包括思岚科技、速腾聚创、禾赛科技、镭神智能、北醒光子等多家企业。以思岚科技为首的激光雷达产品已被广泛应用于各大服务机器人中。
思岚科技本质上是一家致力于帮助机器人实现自主定位导航技术的企业,至09年开始就着力于激光雷达技术的研发,目前旗下已研发出多款高质量激光雷达产品,从三角测距激光雷达到TOF激光雷达再到全新的激光雷达品类(内置建图和定位功能),思岚科技实现了一次又一次的突破,打破了我国激光雷达长期被国外垄断的局面。
激光雷达作为机器人环境感知的重要传感器,其核心指标在于测量的最大距离(量程),除了测距距离外,采样速度、旋转速度、角度分辨率等参数也是激光雷达技术性能的重要指标。
较高的扫描频率可以确保安装激光雷达的机器人实现较快速度的运动,并且保证地图构建的质量。但要提高扫描频率并不只是简单的加速激光雷达内部扫描电机旋转这么简单,对应的需要提高测距采样率。否则当采样频率固定的情况下,更快的扫描速度只会降低角分辨率。
除了测距距离、扫描频率之外,测量分辨率和建图精度等参数对于激光雷达性能来说同样重要,这些都是保证机器人能拥有稳定性能的重要参数。目前,思岚的激光雷达可达到毫米级别的解析度。
当然,在我们的日常生活中,还会出现一些常见光、高透材质等因素干扰激光雷达工作。以环境光来说,对于采用三角测距原理的激光雷达来说,除了要能抵抗光干扰之外,还要能区分出环境光和激光信号。为此,思岚科技在处理算法以及光学调教上没少下功夫。TOF系列雷达更是凭借与身俱来的优势,能够有效避免环境光与强日光的干扰,实现室外场景的稳定测距与高精度建图。
寿命问题也是衡量激光雷达的一大重要因素,思岚科技从第二代激光雷达RPLIDAR A2开始,就采用综合无线供电和光通信技术,独创性的设计了光磁融合技术,彻底解决了因物理接触磨损导致电气连接失效、激光雷达寿命短的问题,使得雷达寿命长达5年。
除了激光雷达技术上的提升,能否实现量产也是一大重点,激光雷达是一个非常精密的光学器件,在组装及后期的校正上有很多的门槛,几个微米的安装误差都会导致性能发生很大的差异 。思岚科技为了改变这一尴尬局面,把很多对工人要求很高的组装、调教的工作让它变成一个自动化或者半自动化的由机器人进行干预辅助的方式,提高产品合格率和产能,降低成本。
随着国产激光雷达技术的不断突破,目前业内大部分服务机器人产业都基于思岚科技激光雷达而研发。思岚科技的出现推动了服务机器人的大规模应用落地。同样,机器人领域的快速发展下也将带动激光雷达行业的进一步发展。
