機器人避障相關解決方案的器件研究

隨著機器人深入人們的生活，例如工廠、倉庫、酒店、商場、餐廳等環(huán)境中的使用，人們對機器人的移動能力越為重視，市場對智能化設備的需求日益高漲。以至于避障成為一個極為關鍵且必要的功能。

避障是指移動機器人根據(jù)采集的障礙物的狀態(tài)信息，在行走過程中通過傳感器感知到妨礙其通行的靜態(tài)和動態(tài)物體時，按照一定的方法進行有效地避障，最后達到目標點。

實現(xiàn)避障與導航的必要條件是環(huán)境感知，在未知或者是部分未知的環(huán)境下避障需要通過傳感器獲取周圍環(huán)境信息，包括障礙物的尺寸、形狀和位置等信息，因此傳感器技術在移動機器人避障中起著十分重要的作用。下面看看超聲波傳感器和激光雷達傳感器在機器人避障中的相關解決方案。

目前市面上常見的機器人避障基本都采用到激光雷達，激光雷達作為自動駕駛和機器人等領域中的重要傳感器，一直扮演著“眼睛”的角色，360°掃描周圍環(huán)境，構建厘米級別高精度地圖，為后續(xù)避障導航做輔助。小型激光雷達模組 - TFmini Plus是一款小型化激光雷達模組，基于TOF（飛行時間）原理，主要用于實現(xiàn)穩(wěn)定、精準、高頻的距離測量功能?？蓮V泛應用于行人檢測、車輛檢測、高度計、機器人防跌落等領域

但如果僅使用激光雷達作為唯一的一種避障傳感器，是無法在一些復雜場所勝任避障工作的，必須要為機器人配備其它的傳感器作為補充，比如：超聲波傳感器，它的成本非常低，實施簡單，可識別透明物體，缺點是檢測距離近，三維輪廓識別精度不好，所以對桌腿等復雜輪廓的物體識別不好，但是它可以識別玻璃、鏡面等物體。

MaxBotix 超聲波人體檢測傳感器 - MB1004便是一款專門有高低電平報警信號輸出的接近傳感器，可測范圍可達213cm，適用于行人檢測、停車檢測等。當行人進入檢測范圍內，MB1004就會輸出由低電平變成高電平的報警信號。同時它也具備輸出目標具體距離的功能，通過RS232輸出距離數(shù)據(jù)。MB1004是一款非常低成本的人體檢測超聲波傳感器。同時也是接近區(qū)域探測、行人檢測、展臺/信息亭、機器人自動導航、自主導航、多傳感器陣列、近距離檢測等領域的最佳解決方案。

超聲波傳感器和激光雷達傳感器之間的區(qū)別

目前較為常見的組合是采用激光雷達、深度相機外加超聲波等傳感器的方式來進行融合避障導航：

但，是不是機器人產(chǎn)品上安裝的傳感器越多，就越能有效檢測障礙物并規(guī)避呢？

理論上，機器人上安裝的傳感器種類和數(shù)量越多，導航定位系統(tǒng)就越能有效的檢測出環(huán)境中的風險和障礙物。但實際情況中，額外的傳感器并非多多益善。除了成本因素外，不合理的傳感器組合將可能導致相互干擾的發(fā)生。此外，每種傳感器的誤差和噪音模型存在區(qū)別。比如超聲波傳感器的測距精度和檢出障礙物的方位精度遠低于激光雷達。

超聲波傳感器以其性價比高、硬件實現(xiàn)簡單等優(yōu)點，在移動機器人感知系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。但是超聲波傳感器也存在一定的局限性，主要是因為波束角大、方向性差、測距的不穩(wěn)定性（在非垂直的反射下）等，因此往往采用多個超聲波傳感器或采用其他傳感器來補償。

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