Как решить проблему "избегания препятствий" робота? Решения 2D LiDAR и многосенсорного слияния
Как решить проблему "избегания препятствий" робота? Решения 2D LiDAR и многосенсорного слияния
В области навигации и автономного движения роботов избегание препятствий является ключевой проблемой. Будь то домашний робот-пылесос, промышленный AGV (автоматически управляемое транспортное средство) или сервисный робот, способность избегать препятствий напрямую определяет уровень интеллекта и практичность робота. В последние годы 2D LiDAR (2D Laser Radar) стал одним из основных датчиков для избегания препятствий роботами благодаря его точному измерению расстояния и эффективным возможностям сканирования окружающей среды.
2D LiDAR: основной датчик для предотвращения столкновений робота
2D LiDAR вычисляет расстояние между объектом и роботом, испуская лазерные лучи и измеряя время отражения. Он имеет следующие преимущества:
▪️Высокая точность измерений: 2D LiDAR может обеспечить точность измерения расстояния на уровне сантиметра, что делает его подходящим для большинства задач по обходу препятствий на ровной местности.
▪️Быстрое сканирование окружающей среды: благодаря высокой частоте сканирования 2D LiDAR может создавать карты окружающей среды в реальном времени, помогая роботам быстро обнаруживать близлежащие препятствия.
▪️Высокая адаптивность: 2D LiDAR может стабильно работать как в помещении, так и на открытом воздухе и не зависит от условий освещения.
Рекомендуемая серия 2D LiDAR LD-20D
▪️Диапазон сканирования 20 м + угол 270°
▪️Автоматическое обучение, учится на реальной сцене и отслеживает профиль
▪️Многозонный мониторинг с независимой настройкой зон мониторинга
▪️Функция паузы учитывает производственные потребности благодаря встроенным функциям отключения и перезапуска в соответствии со стратегиями движения производственной линии
▪️Внешний драйвер устройства обеспечивает питание постоянного тока 30 В 50 мА
▪️16 настроек групп зон для быстрой настройки и загрузки
Ограничения 2D LiDAR и дополнительная роль ультразвуковых датчиков
Хотя LiDAR отлично справляется с обходом препятствий, у него также есть свои ограничения, особенно при работе со сложными трехмерными препятствиями. LiDAR в основном предоставляет информацию о расстоянии в горизонтальной плоскости, что делает его менее эффективным при распознавании вертикально ориентированных объектов или препятствий неправильной формы.
Чтобы преодолеть ограничения 2D LiDAR, можно использовать решение на основе слияния нескольких датчиков, объединяющее преимущества ультразвуковых датчиков и камер глубины для достижения более полного восприятия окружающей среды.
Ультразвуковые датчики: недорогое решение для обхода препятствий на коротком расстоянии
Ультразвуковые датчики вычисляют расстояние, испуская ультразвуковые волны и измеряя время эха. Его преимущества включают:
▪️Низкая стоимость: ультразвуковые датчики намного дешевле LiDAR и глубинных камер, что делает их подходящими для крупномасштабных применений.
▪️Обнаружение прозрачных объектов: ультразвуковые датчики могут обнаруживать прозрачные объекты, такие как стекло и зеркала, чего сложно добиться с помощью 2D LiDAR.
▪️Быстрая реакция на близком расстоянии: ультразвуковые датчики обеспечивают высокую точность обнаружения на коротких расстояниях (обычно от нескольких сантиметров до нескольких метров), что делает их идеальными для роботов, которые быстро избегают препятствий при приближении к ним.
Камеры глубины: идеальный выбор для трехмерного восприятия окружающей среды
Камеры глубины используют инфракрасную или структурированную световую технологию для непосредственного захвата трехмерной информации об окружающей среде. Ее преимущества включают:
▪️Обнаружение трехмерных препятствий: камеры глубины могут обнаруживать препятствия как по горизонтали, так и по вертикали, что делает их пригодными для обработки сложных трехмерных сред.
▪️Высокоточное избежание препятствий: 3D-данные, предоставляемые камерами глубины, помогают роботам планировать более точные пути обхода препятствий, особенно в узких или сложных пространствах.
▪️Универсальность: Помимо обхода препятствий, камеры глубины также можно использовать для распознавания объектов, взаимодействия с помощью жестов и других расширенных функций.
Однако глубинные камеры дороги и чувствительны к условиям освещения (например, производительность может снижаться при ярком свете или в темноте). Поэтому они обычно используются в качестве дополнения к 2D LiDAR, а не в качестве замены.
Сравнение 2D LiDAR и 3D LiDAR: экономически эффективный выбор
Во многих роботизированных приложениях, хотя 3D LiDAR обеспечивает более полное 3D восприятие окружающей среды, его высокая стоимость и сложная конструкция отпугивают многие компании от его использования. Напротив, 2D LiDAR предлагает больше преимуществ:
▪️Экономическая эффективность: По сравнению с 3D LiDAR, 2D LiDAR более доступен, что значительно снижает общую стоимость системы. Его упрощенная конструкция не только снижает производственные затраты, но и делает возможными крупномасштабные приложения.
▪️Упрощенная конструкция: 2D LiDAR обычно сканирует только в горизонтальной плоскости, что позволяет ему быстро получать данные об окружающей среде. Для большинства промышленных применений горизонтального сканирования достаточно, чтобы удовлетворить потребности робота в избегании препятствий. Особенно в средах без вертикальных препятствий 2D LiDAR обеспечивает достаточное восприятие окружающей среды.
▪️Широкое применение: Благодаря упрощенной конструкции 2D LiDAR может широко использоваться на автоматизированных складах, в роботизированной обработке материалов и автономном вождении, что делает его экономически эффективным вариантом.
Связанные датчики
Расстояние 20 м. Метод, использующий лазерный луч для измерения расстояния и создания подробных карт объектов и окружающей среды.
Дальность обнаружения 20 м. Метод, использующий лазерный луч для измерения расстояния и создания подробных карт объектов и окружающей среды.
Диапазон обнаружения: 350-6000 мм Материал: медно-никелевое покрытие, пластиковые фитинги Тип подключения: 5-контактный разъем M12 Метод вывода: RS485
Метод вывода: NPN/PNP+аналоговый+RS485 Разрешение: 1 мм Тип лазера: красный полупроводниковый лазер Лазер класса II 655+10 нм<1 м Время реакции: 50-200 мс Расстояние измерения: 0,1-50 м
