新闻动态 · 2025/1/10

ToF 激光雷达如何实现机器人精准避障

为了进一步了解这一主题，我们将讨论机器人避障面临的一些挑战，并向您介绍几款具有卓越避障功能的顶级 ToF 激光雷达传感器。

在过去几年中，机器人在众多行业中变得日益普遍。无论是建筑、物流、医疗还是国防领域，机器人都帮助实现了许多流程的自动化。然而，这也增加了机器人与其周围环境发生事故的概率。幸运的是，借助 ToF 激光雷达（飞行时间光探测和测距），这些问题的可能性可以显著降低。

为了进一步了解这一主题，我们将讨论机器人避障面临的一些挑战，并向您介绍几款具有卓越避障功能的顶级 ToF 激光雷达传感器。

机器人避障的挑战

目前，全球有 340 万台机器人被用于工业领域，以在不可预测且不断变化的环境中进行导航[1]。虽然具备避障功能对这些机器人非常有益，但如果出现问题，也可能造成灾难性的后果。

1. 复杂多样的环境因素

在执行任务时，机器人会遇到各种尺寸、形状和材质的物体。这些障碍物的多样性和不规则性给机器人带来了巨大挑战，机器人必须能够实时准确地感知、分析并做出响应，选择最佳的避障路径。

此外，黑色或低反射率物体对光有很强的吸收作用，导致传感器接收到的反射光较弱。这可能会使传感器无法准确识别障碍物的位置和形状。特别是在光线不足或环境复杂的情况下，这可能导致对障碍物的误判或漏检，从而增加碰撞事故的风险。

2. 实时性和准确性要求

实时性和准确性是机器人避障的两个关键要求，直接影响机器人的安全性和可靠性。

在实际操作中，机器人需要在极短的时间内对突然出现的不可预测障碍物做出反应。如果避障系统反应缓慢，即使最终识别出障碍物并规划了避障路径，也可能错过最佳避障时机，导致碰撞事故。

在准确性方面，机器人对障碍物的识别和判断必须非常精确。即使只有几厘米的偏差，也可能导致机器人发生危险事故，这不仅可能损坏机器人本身，还可能损害周围的空间和设备，在极端情况下甚至可能伤人。

3. 能源和成本限制

机器人避障的另一个关键挑战是功耗管理，特别是对于电池供电的机器人而言。高功耗会导致频繁停机充电，从而影响机器人的运行效率。低功耗的激光雷达传感器可以确保机器人在长时间内稳定工作。此外，随着市场竞争的加剧，如何在保证避障性能的同时降低成本，已成为机器人制造商和研究机构面临的共同挑战。

北醒 ToF 激光雷达

1. ToF 激光雷达技术原理

ToF 激光雷达技术基于飞行时间原理，通过测量发射并从物体反射的光脉冲（通常是不可见光）的飞行时间（往返），从而计算物体与传感器之间的距离。

2. 北醒 ToF 激光雷达的特点

l 我们的北醒 ToF 激光雷达可以实现对不同尺寸物体（包括低反射率物体）的远距离检测。

l 这些用于机器人的激光雷达重量轻且易于安装，确保不会干扰机器人的功能或有效载荷。

l 我们的激光雷达距离传感器功耗低，有利于维持电池供电机器人的电池寿命。

l 它们支持多接口，包括 UART 和 IIC，可灵活地与各种机器人系统无缝集成。

北醒值得关注的几款知名 ToF 激光雷达是 TF-NOVA 和 TF-Luna。

3. TF-NOVA

TF-NOVA 是一款紧凑型高精度线性激光雷达传感器，专为室内和室外机器人应用而设计。凭借其独特的线性光斑和宽视场角，它在区域检测方面表现出色，具有 14°×1° 的独特检测区域，在 1 米距离处可覆盖 25×1.7 厘米的区域。其尺寸为 26.5x21.05x12mm³，比标准 AA 电池还小，为系统集成提供了极大的便利性和灵活性。TF-NOVA 能够在 2 米范围内可靠地检测直径为 5 厘米、反射率为 10% 的目标，即使在明亮的阳光或低光条件下也是如此。令人印象深刻的是，在夏季，它甚至可以在这个 2 米范围内检测到黑色车辆。

4. TF-Luna

TF-Luna 激光雷达以其 affordability、性能和稳定性的卓越结合而闻名，非常适合单点测距应用。其测距范围为 0.2m 至 8m，分辨率为 1cm，在 0.2m 至 3m 范围内的精度为 ±6cm。其仅重 5 克的轻量化设计适合对有效载荷要求严格的近距离传感应用。此外，其超低功耗不超过 0.35 瓦，延长了电池供电时的运行时间，这对于维持电池供电机器人的自主性至关重要。