機器人時代來臨:激光雷達借勢起航

文章來源:offweek
創建時間:2017-10-18 10:38:15

 

 

     激光雷達是以發射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統。從工作原理上講,與微波雷達沒有根本的區別:向目標發射探測信號(激光束),然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關信息,如目標距離、方位、高度、速度、姿態、甚至形狀等參數,從而對飛機、導彈等目標進行探測、跟蹤和識別。

 

       根據掃描機構的不同,激光測距雷達有2D和3D兩種。它們大部分都是靠一個旋轉的反射鏡將激光發射出去并通過測量發射光和從物體表面反射光之間的時間差來測距。3D激光測距雷達的反射鏡還附加一定范圍內俯仰以達到面掃描的效果。它們都是直接測距方法。同3D激光測距雷達相比,2D激光測距雷達只在一個平面上掃描,結構簡單,測距速度快、系統穩定可靠。目前2D激光測距雷達主要在室內的移動機器人上應用較多,因為在室內的結構化環境下,地面平坦,所有障礙物又都垂直于地面,因此機器人只要能在平行于地面的平面上獲取環境信息便己經足夠導航的需要。很多室內移動機器人的應用,如環境的地圖生成,機器人的自定位,避障等等的研究都是基于2D激光測距雷達的。但是,將2D激光測距雷達用于越野環境下的障礙物檢測有相當的難度。由于越野地形復雜,高低不平,由此會引起車體行駛時的劇烈顛簸。而2D激光測距雷達只能是單線掃描,因此不可避免的會引起比較嚴重的障礙物的漏檢和虛報現象。

 

       環境感知是移動機器人研究的關鍵技術之一。機器人周圍的環境信息可以用來導航、避障和執行特定的任務。獲取這些信息的傳感器既需要足夠大的視場來覆蓋整個工作區,又需要較高的采集速率以保證在運動的環境中能夠提供實時的信息。

 

       近年來,激光雷達在移動機器人導航中的應用日益增多。這主要是由于基于激光的距離測量技術具有很多優點,特別是其具有較高的精度。通過二維或三維地掃描激光束或光平面,激光雷達能夠以較高的頻率提供大量的、準確的距離信息。激光雷達與其它距離傳感器相比,能夠同時考慮精度要求和速度要求,這一點特別適用于移動機器人領域。此外,激光雷達不僅可以在有環境光的情況下工作,也可以在黑暗中工作,而且在黑暗中測量效果更好。

 

       根據國際機器人聯合會(IFR)的統計報告,工業機器人2013年全球銷售量約17.9萬臺,需求達到了歷史最高點,同比增長12%;其中,在中國銷售量約3.7萬臺,銷售量全球排名第一,同比增長60%。中國成為最大的機器人消費國。據Allied市場研究公司最新報告,全球工業機器人市場從2013年到2020年期間將以5.4%的復合年增長率發展,到2020年其銷售額將達到411.7億美元。

 

       近來,機器人技術的研究和應用已從工業領域快速擴展到航空航天、國防軍事、國家安全、醫療康復、社會服務等其他領域。

 

       2013年,麥肯錫全球研究所發布的《引領全球經濟變革的顛覆性技術》報告中,將先進機器人列入物聯網、云技術、下一代基因技術、3D打印、新材料、可再生能源等12項顛覆性技術中的第5項。預計到2025年,機器人每年將為全球帶來1。7至4。5萬億美元的經濟規模。

 

       作為衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志,機器人產業發展越來越受到世界各國的高度關注,主要經濟體紛紛將發展機器人產業上升為國家戰略,并以此作為保持和重獲制造業競爭優勢的重要手段。

 

       視覺系統作為機器人系統的重要組成單元,其扮演著“眼睛”的作用。激光雷達技術以其獨特優勢,在機器人視覺系統中運用越來越普遍。

 

       作為未來全球最大的機器人市場,我國智能機器人行業已經步入黃金發展期,備受市場關注。工業機器人2013年全球銷售量約17.9萬臺,需求達到了歷史最高點,同比增長12%;其中,在中國銷售量約3.7萬臺,銷售量全球排名第一,同比增長60%。中國成為最大的機器人消費國。目前,主要經濟體紛紛將發展機器人產業上升為國家戰略,并以此作為保持和重獲制造業競爭優勢的重要手段。隨著我國智能機器人行業高速增長,政府推出的產業政策、扶持資金也在同步增加。而激光雷達、激光視覺系統也將搭乘“機器人東風”得到更進一步發展!

 

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