读懂移动机器人AGV专用激光雷达

2021-06-04 10:52:53 wittyrobot 37

单线应用为主




   激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。其工作原理是向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数。


   激光雷达按线数分类可分为单线激光雷达和多线激光雷达,单线激光雷达是指激光源发出的线束是单线的雷达,获取的是2D平面扫描图;多线激光雷达是指同时发射及接收多束激光的激光旋转测距雷达,市场上目前有4线、8线、16 线、32 线、 64 线和128线之分,多线激光雷达可以识别物体的高度信息并获取周围环境的3D扫描图。


   目前来说,多线激光雷达主面向于无人驾驶领域在AGV领域,以单线激光雷达应用为主。


   单线雷达可以帮助机器人规避障碍物,其扫描速度快、分辨率强、可靠性高, 相比多线激光雷达,单线激光雷达在角频率及灵敏度上反应更快捷,所以,在测试周围障碍物的距离和精度上都更加精准。单线雷达只能平面式扫描,不能测量物体高度,并没有3D建模的功能,一些特殊工业场景下的AGV有时候也会需要对物体的高度信息进行收集,一些厂商会选择进行视觉传感器融合的方法,另外也有些厂家可能会加入一个8线或者16线的激光雷达,但是总体来讲还是以单线激光雷达为主。


避障与导航雷达应用区分



   而在AGV应用领域,激光雷达按功能主要分为两种类型:避障和导航。避障雷达只需要探测周围的障碍物,相对来说技术要求较低,避障雷达应用的时间早且范围广,目前来说,其技术已十分成熟。


   一般而言,传统的磁导AGV普遍搭载2个激光雷达来实现避障。叉车AGV由于对安全性要求更高,一般搭载3个避障雷达,前面两个,后面一个。而最新一代的自主导航AMR,基本上也都是搭载1-2个激光雷达,成对角布置。由于车体结构的原因,激光雷达不适合放在车体顶端,同时雷达的扫描角度一般在270°,所以大部分都需要前后或者对角布置两个雷达来实现360°的扫描。


   相对于避障雷达来说,用于导航定位的激光雷达技术要求更高,主要是在精度方面以及扫描范围等方面。


   激光导航目前主要分为两种技术路线,有反射板的激光导航和无反射板激光导航(即激光slam)。有反射板激光导航中,配合反射板,激光雷达的能获取到更精确的信息,实现更精准的导航定位。而无反射板的激光导航,相对来说精度会弱一些,不过有些技术水平较高的公司,也能利用算法提高激光雷达定位导航的精度。


   当前AGV领域应用的导航雷达,分为2D导航雷达和3D导航雷达,事实上也就是单线和多线的雷达的区别。2D导航激光雷达,基本只能实时导航,二维成像缺乏高度信息,无法成像。3D激光雷达,可以三维动态实时成像,能实时成像,并且还能还原物体形状大小,还原空间的三维信息。


   AGV行业内目前主要还是以2D导航雷达为主,因为一般工业场景环境相对来说较为固定简单,2D导航雷达完全能够满足需求。但在一些特殊的应用场景或室外重载AGV的应用中,由于环境更复杂,有些厂家也会使用3D导航雷达。避障与导航对于雷达的要求不同,此前大部分厂家也都是针对不同的功能需求开发不同的产品,但近几年,有些厂商开始开发集避障与导航功能为一体的激光雷达,实现两种功能的结合。


国内AGV激光雷达市场的发展



   近几年,伴随着AGV整体市场及激光导航AGV发展,赛道内的激光雷达厂商开始不断增多,尤其是国产企业。在相当长的一段时间内,国内的激光雷达市场处于被外商垄断的阶段,国外的雷达产业发展早,技术沉淀深厚,经过长久的打磨其稳定性和可靠性也比较高。当然相对的,价格也很高。


       最近几年,国产激光雷达厂商不断增多,在相关技术方面相继也有了一定的突破,目前国内厂商大部分在技术都已经渐趋成熟,国外厂商的垄断地位正在逐渐被打破,其价格也在不断下降。


   尤其是今年由于疫情的原因,国产雷达也迎来了进一步发展的机遇。


   随着全球疫情的持续恶化,国内国外的经济形势正在发生着巨大的改变,一方面,国内疫情控制得力,经济正在复苏,疫情助推了无人应用的概念,使得激光雷达的需求也在提升;另一方面,很多国外雷达厂商由于疫情,致使交付受到了很大影响,大部分外资激光雷达厂商其主要生产基地都在国外,国内并没有工厂,在物流运输方面存在一定问题,在此情况下,选用国产替代也会成为大部分AGV厂商的考虑。此外,以美国为首的西方国家对中国科技企业步步紧逼,使得很多大公司开始未雨绸缪,“用国产雷达替换进口”或者“至少选择一款国产品牌备用”已经成了一种战略必须。






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