激光雷达技术不断完善成本不断降低 助力移动机器人避障碍

激光测距传感器利用激光相于性和单一性来测量到被测物体的距离或者被测物体的位移等参数。

　　测距传感器技术在移动机器人避障中起着十分重要的作用。避障使用的传感器主要有超声传感器、视觉传感器、红外传感器、激光雷达传感器等。

 

 

　　移动机器人智能的一个重要标志就是自主导航，而实现机器人自主导航有个基本要求——避障与路径规划。下面让我们来了解一下移动机器人的避障，避障是指移动机器人根据采集的障碍物的状态信息，在行走过程中通过传感器感知到妨碍其通行的静态和动态物体时，按照一定的方法进行有效地避障，最后达到目标点。

　　实现避障与导航的必要条件是环境感知，在未知或者是部分未知的环境下避障需要通过传感器获取周围环境信息，包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息，因此传感器技术在移动机器人避障中起着十分重要的作用。避障使用的传感器主要有超声传感器、视觉传感器、红外传感器、激光传感器等。

　　移动机器人避障常用的传感器

 

　　1、激光雷达传感器

　　激光测距传感器利用激光相于性和单一性来测量到被测物体的距离或者被测物体的位移等参数。比较常用的方法是飞行时间法（TOF）、三角法、相位法等方法测量。再利用旋转等方式对周围进行连续扫描获取精准的周边地图，从而进行避障，是末来移动机器人首选的传感器，目前主要是成本高。

 

　　2、视觉传感器

　　视觉传感器的优点是探测范围广、获取信息丰富，实际应用中常使用多个视觉传感器或者与其它传感器配合使用，通过一定的算法可以得到物体的形状、距离、速度等诸多信息。或是利用一个摄像机的序列图像来计算目标的距离和速度，还可采用一些算法，根据一个镜头的运动图像来计算机器人与目标的相对位移。但在图像处理中，边缘锐化、特征提取等图像处理方法计算量大，实时性差，对处理机要求高。且视觉测距法检测不能检测到玻璃等透明障碍物的存在，另外受视场光线强弱、烟雾的影响很大。

　　3、红外传感器

　　大多数红外传感器测距都是基于三角测量原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束，当遇到物体以后，光束会反射回来，如图所示。反射回来的红外光线被CCD检测器检测到以后，会获得一个偏移值L，利用三角关系，在知道了发射角度α，偏移距L，中心矩X，以及滤镜的焦距f以后，传感器到物体的距离D就可以通过几何关系计算出来了。红外传感器的优点是不受可见光影响，白天黑夜均可测量，角度灵敏度高、结构简单、价格较便宜，可以快速感知物体的存在，但测量时受环境影响很大，物体的颜色、方向、周围的光线都能导致测量误差，测量不够精确。

　　4、超声波传感器

　　超生波传感器检测距离原理是测出发出超声波至再检测到发出的超声波的时间差，同时根据声速计算出物体的距离。由于超声波在空气中的速度与温湿度有关，在比较精确的测量中，需把温湿度的变化和其它因素考虑进去。超声波传感器一般作用距离较短，普通的有效探测距离都在5-10m之间，由于发散角大空间分辨率小，对于物体形状很难识别。

　　综上所述，我们认为激光雷达传感器是移动机器人避障与导航首选。随着激光技术的发展，国产化进度加快，成本将不断降低，据称深圳砝石公司的激光雷达能做到一千元以下就是一个例证。