Jak vyřešit problém robota „vyhýbání se překážkám“? 2D LiDAR a řešení fúze s více senzory
- podíl
- Vydavatel
- Zoe
- Čas publikace
- 2025/2/7
Shrnutí
2D LiDAR jako základní senzor pro vyhýbání se překážkám robota poskytuje přesná data pro detekci překážek a zároveň umožňuje SLAM.
Jak vyřešit problém robota „vyhýbání se překážkám“? 2D LiDAR a řešení fúze s více senzory
V oblasti navigace robotů a autonomního pohybu je hlavním problémem vyhýbání se překážkám. Ať už se jedná o domácí robotický vysavač, průmyslové AGV (Automated Guided Vehicle) nebo servisního robota, schopnost vyhýbat se překážkám přímo určuje úroveň inteligence a praktičnost robota. V posledních letech se 2D LiDAR (2D laserový radar) stal jedním z hlavních senzorů pro vyhýbání se překážkám robotů díky přesnému měření vzdálenosti a účinným schopnostem skenování prostředí.
2D LiDAR: Základní senzor pro obcházení robotických překážek
2D LiDAR vypočítává vzdálenost mezi objektem a robotem vysíláním laserových paprsků a měřením doby odrazu. Má následující výhody:
▪️Vysoce přesné měření: 2D LiDAR může poskytovat přesnost měření vzdálenosti na úrovni centimetrů, takže je vhodný pro většinu potřeb vyhýbat se překážkám v plochých prostředích.
▪️Rychlé skenování prostředí: Díky vysoké frekvenci skenování může 2D LiDAR generovat mapy prostředí v reálném čase, které pomáhají robotům rychle vnímat okolní překážky.
▪️Silná přizpůsobivost: 2D LiDAR může fungovat stabilně ve vnitřním i venkovním prostředí a není ovlivněn světelnými podmínkami.
Doporučená řada 2D LiDAR LD-20D
▪️Dosah snímání 20m + úhel 270°
▪️Automatické učení, učí se ze skutečné scény a sleduje profil
▪️Víceplošný monitoring s nezávisle nastavenými monitorovacími zónami
▪️Funkce pozastavení, zohledňuje potřeby výroby s vestavěnými funkcemi vypnutí a restartu, aby odpovídala strategiím pohybu výrobní linky
▪️Ovladač externího zařízení poskytuje napájení DC 30V 50mA
▪️16 nastavení skupiny zón pro rychlou konfiguraci a načítání
Omezení 2D LiDAR a doplňková role ultrazvukových senzorů
Přestože LiDAR funguje výborně při vyhýbání se překážkám, má také svá omezení, zejména při řešení složitých trojrozměrných překážek. LiDAR poskytuje informace o vzdálenosti hlavně v horizontální rovině, takže je méně účinný při rozpoznávání vertikálně orientovaných objektů nebo nepravidelně tvarovaných překážek.
K překonání omezení 2D LiDAR lze použít řešení fúze s více senzory, které kombinuje silné stránky ultrazvukových senzorů a hloubkových kamer pro dosažení komplexnějšího vnímání prostředí.
Ultrazvukové senzory: Nízkonákladové řešení pro vyhýbání se překážkám na krátké vzdálenosti
Ultrazvukové senzory vypočítávají vzdálenost vyzařováním ultrazvukových vln a měřením doby echa. Mezi jeho výhody patří:
▪️Nízká cena: Ultrazvukové senzory jsou mnohem levnější než LiDAR a hloubkové kamery, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace ve velkém měřítku.
▪️Detekce průhledných objektů: Ultrazvukové senzory dokážou detekovat průhledné předměty, jako je sklo a zrcadla, což je pro 2D LiDAR obtížné.
▪️Rychlá odezva na blízko: Ultrazvukové senzory poskytují vysokou přesnost detekce na krátké vzdálenosti (obvykle od několika centimetrů do několika metrů), díky čemuž jsou ideální pro roboty k rychlému vyhýbání se překážkám v blízkosti překážek.
Hloubkové kamery: Ideální volba pro 3D vnímání prostředí
Hloubkové kamery využívají technologii infračerveného nebo strukturovaného světla k přímému zachycení trojrozměrných informací z okolního prostředí. Mezi jeho výhody patří:
▪️Detekce trojrozměrných překážek: Hloubkové kamery dokážou vnímat překážky horizontálně i vertikálně, takže jsou vhodné pro zvládání složitých trojrozměrných prostředí.
▪️Vysoce přesné vyhýbání se překážkám: 3D data poskytovaná hloubkovými kamerami pomáhají robotům plánovat přesnější vyhýbací cesty, zejména v úzkých nebo složitých prostorech.
▪️Všestrannost: Kromě vyhýbání se překážkám lze hloubkové kamery použít také pro rozpoznávání objektů, interakci gesty a další pokročilé funkce.
Hloubkové kamery jsou však drahé a citlivé na světelné podmínky (např. výkon se může snížit v silném světle nebo ve tmě). Proto se obecně používají spíše jako doplněk k 2D LiDAR než jako náhrada.
Srovnání 2D LiDAR a 3D LiDAR: Cenově efektivní volba
V mnoha robotických aplikacích, přestože 3D LiDAR poskytuje komplexnější 3D vnímání prostředí, jeho vysoká cena a složitý design odrazuje mnoho společností od jeho používání. Oproti tomu 2D LiDAR nabízí více výhod:
▪️Nákladová efektivita: Ve srovnání s 3D LiDAR je 2D LiDAR dostupnější, což výrazně snižuje celkové náklady na systém. Jeho zjednodušený design nejen snižuje výrobní náklady, ale také umožňuje použití ve velkém měřítku.
▪️Zjednodušený design: 2D LiDAR typicky skenuje pouze v horizontální rovině, což mu umožňuje rychle získávat data o životním prostředí. Pro většinu průmyslových aplikací postačuje horizontální skenování, aby splnilo potřeby robota vyhýbat se překážkám. Zejména v prostředí bez vertikálních překážek poskytuje 2D LiDAR dostatečné vnímání prostředí.
▪️Široké aplikace: Díky svému zjednodušenému designu může být 2D LiDAR široce používán v automatizovaných skladech, robotické manipulaci s materiálem a autonomním řízení, což z něj činí nákladově efektivní možnost.
Související senzory
20m distance, Technika, která využívá laserový paprsek k měření vzdálenosti a vytváření detailních map objektů a prostředí.
Dosah snímání 20m, Technika, která využívá laserový paprsek k měření vzdálenosti a vytváření podrobných map objektů a prostředí.
Detekční rozsah: 350-6000 mm Materiál: měď poniklování, plastové fitinky Typ připojení: 5pinový konektor M12 Způsob výstupu: RS485
Výstupní metoda: NPN/PNP+analogový+RS485 Rozlišení: 1mm Typ laseru: červený polovodičový laser Laser třídy II 655+10nm<1m Reakční doba: 50-200ms Vzdálenost měření: 0,1-50m