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北醒激光雷達(dá)兩種避障方案詳解

發(fā)布時(shí)間: 2020-03-30 10:03:48 來(lái)源:

核心提示： 2019年倉(cāng)儲(chǔ)AGV（Automated Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱(chēng)AGV）企業(yè)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)是從“貨架到人”到“貨箱到人”，2020年受全國(guó)疫情影響，又催生企業(yè)開(kāi)發(fā)出醫(yī)用物流AGV等新興應(yīng)用領(lǐng)域。不過(guò)，AGV行業(yè)如何變化和升級(jí)，都離不開(kāi)“避障”這一門(mén)小而精的課題。

2019年倉(cāng)儲(chǔ)AGV（Automated Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱(chēng)AGV）企業(yè)開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)是從“貨架到人”到“貨箱到人”，2020年受全國(guó)疫情影響，又催生企業(yè)開(kāi)發(fā)出醫(yī)用物流AGV等新興應(yīng)用領(lǐng)域。不過(guò)，AGV行業(yè)如何變化和升級(jí)，都離不開(kāi)“避障”這一門(mén)小而精的課題。

圖1 倉(cāng)儲(chǔ)AGV圖片

激光雷達(dá)在AGV應(yīng)用的避障方法

市場(chǎng)上關(guān)于AGV避障的方法多種多樣，各有優(yōu)劣。本文主要介紹北醒激光雷達(dá)應(yīng)用于AGV避障的兩種主要方法：?jiǎn)吸c(diǎn)定向避障和固態(tài)3D面陣定向避障兩種。

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單點(diǎn)定向避障

北醒TF系列單點(diǎn)激光雷達(dá)避障模塊是基于ToF（Time of Flight時(shí)間飛行原理）的激光測(cè)距技術(shù)，用于0.1m-12m近距離的障礙物探測(cè)與避障功能。原理和使用方法都比較簡(jiǎn)單，雷達(dá)輸出最近障礙物的距離值，從而指導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行剎車(chē)或減速的指令，是移動(dòng)機(jī)器人/AGV近距離低矮障礙物探測(cè)的低成本首選可靠方案。

主要特點(diǎn)如下

測(cè)量精度高，感知穩(wěn)定

視場(chǎng)角小，準(zhǔn)直度好，避免誤觸發(fā)

100-1000Hz數(shù)據(jù)刷新率，靈敏避障

多通訊接口可選，即插即用

耗電量極低，重量輕，易集成

不產(chǎn)生回波干擾、地面不平等誤報(bào)現(xiàn)象

圖2 單點(diǎn)定向避障激光雷達(dá)示意圖

圖3 上位機(jī)測(cè)距顯示圖（圓圈處有障礙物）

固態(tài)3D面陣定向避障

北醒CE30 3D面陣固態(tài)激光雷達(dá)也是一種定向避障方式，不同于單線及多線掃描避障方式。我們熟知的單線和多線旋轉(zhuǎn)雷達(dá)均安裝于AGV頂端，實(shí)現(xiàn)360°或特定角度避障，而CE30通過(guò)發(fā)射一束橢圓錐形光束，探測(cè)出固定視線范圍內(nèi)的障礙物信息，是低矮水平面且固定路徑導(dǎo)航AGV避障的首選低成本方案。

主要特點(diǎn)如下

1°角分辨率高，精確識(shí)別障礙物位置

自定義避障模式和二次開(kāi)發(fā)避障模式可選

20Hz初始探測(cè)頻率，避障響應(yīng)更快

小體積，自帶安裝孔，可直接嵌入機(jī)器

內(nèi)部無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，結(jié)構(gòu)可靠穩(wěn)定性一致

不產(chǎn)生回波干擾、地面不平等誤報(bào)現(xiàn)象

圖4 3D面陣定向避障激光雷達(dá)示意圖

圖5 自定義避障模式示意圖（圖中矩形區(qū)域）

自定義避障模式是專(zhuān)門(mén)為AGV避障應(yīng)用開(kāi)發(fā)的模式。如圖5所示，該模式下，CE30 將會(huì)為AGV篩選出最關(guān)鍵的避障目標(biāo)，也就是警戒區(qū)內(nèi)目標(biāo)A，將此目標(biāo)的距離信息提供給AGV。可根據(jù)客戶(hù)需求定制避障區(qū)域。

圖6 二次開(kāi)發(fā)避障模式（實(shí)際場(chǎng)景圖（上）和雷達(dá)拍攝的深度圖（中）及點(diǎn)云圖（下）對(duì)比）

二次開(kāi)發(fā)避障模式是為AGV提供障礙物的點(diǎn)云圖，以此“描繪”出障礙物的大致輪廓。在預(yù)設(shè)情況下，CE30會(huì)輸出一幅深度圖和與之對(duì)應(yīng)的每一個(gè)像素信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)。深度圖中每個(gè)像素的深度值表示該像素對(duì)應(yīng)探測(cè)點(diǎn)到雷達(dá)前表面的投影距離。如圖6所示，分別展示了普通灰度相機(jī)拍攝的實(shí)際場(chǎng)景圖（上）、同一位置 CE30拍攝的深度圖（中）和根據(jù)深度數(shù)據(jù)繪制的點(diǎn)云圖（下，從略高于 CE30位置觀察）。

激光雷達(dá)在AGV及倉(cāng)儲(chǔ)應(yīng)用案例

倉(cāng)儲(chǔ)AGV避障

將一個(gè)CE30激光雷達(dá)安裝在倉(cāng)儲(chǔ)AGV的正前方，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)前方障礙物，控制AGV減速或剎車(chē)，輔助其快速存取貨、智能搬運(yùn)等功能。

方案優(yōu)勢(shì)：支持多機(jī)協(xié)作，可抗倉(cāng)庫(kù)中環(huán)境光的干擾，結(jié)構(gòu)不易損壞，可靠穩(wěn)定。

倉(cāng)儲(chǔ)叉車(chē)避障

將TFmini-Plus安裝在叉車(chē)叉腳正前方，識(shí)別前方障礙物距離信息反饋給叉車(chē)，叉車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行處理后，進(jìn)行防撞或輔助定位托盤(pán)位置。

方案優(yōu)勢(shì)：工控行業(yè)深耕時(shí)間長(zhǎng)，針對(duì)客戶(hù)非標(biāo)定制，匹配度高，在低成本避障方向，性?xún)r(jià)比高。

立體倉(cāng)庫(kù)避障

將兩個(gè)TFmini Plus分別安裝在智能穿梭車(chē)的前后方，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)前后方障礙物及距離信息，控制小車(chē)減速或急停，從而實(shí)現(xiàn)存取貨、搬運(yùn)、避障等功能。

方案優(yōu)勢(shì)：可直接安裝在小車(chē)上，安裝便捷，快速調(diào)試，性?xún)r(jià)比高，避障精準(zhǔn)。

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關(guān)于北醒

北醒專(zhuān)注于固態(tài)激光雷達(dá)（智能傳感器—TF測(cè)距傳感器系列、CE30 3D傳感器系列）的研發(fā)與生產(chǎn)，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于無(wú)人駕駛、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、AGV、智能交通、工業(yè)自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

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