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在工业生产中,安全是底线。没有安全性的技术,一般也不会在工业生产中进行部署、使用。对于slam来说,同样也是这个道理。我们知道,slam本身依赖于传感器、依赖于算法、依赖于标定、也依赖于电机和机械部分,哪一部分出了问题,机器人都不会正常地工作。所以,对于机器人来说,在运动的过程中,如何安全稳定地去运行、及时检测和发现障碍物,这就显得非常重要了。
避障,顾名思义,就是避开障碍物。这些障碍物,有的可能是其他机器人,有的可能是人,当然有的也有可能是slam失败后偏移路线遇到的路边障碍物。总之,不管是哪一种情况,一旦我们发现了障碍物,就有必要让机器人立刻停止工作,避免进一步伤害或者损失。
目前避障检测的方法很多,主要有单线雷达、camera、多线雷达、深度相机、光电这么几种方式。光电简单,只是检测范围小;camera最便宜,但是算力要求最高;而多线雷达最贵,可算力要求比较低,这就是矛盾的地方。
1、单线雷达
单线雷达和我们slam用的导航雷达差不多,但是精度没那么高,距离也没有那么远。我们一般用它做一个横截面的扫描。通常厂家也会给出对应的上位机软件,帮助用户自己进行区域标定和划分。当然用户也可以在拿到点云数据后,自己编写算法进行设计,这也是可以的。如果是自己设计算法,也有很多的优点,比如避免了过度依赖于某一家的雷达产品,以及方便地做一些个性化的功能设置。
2、摄像头
和单线雷达相比较,摄像头视场角更大,信息也更丰富。加上现在ai技术加持,我们可以通过算法,识别出很多的物体,不仅仅是障碍物本身。但是摄像头也有自己的问题,第一,就是对光线要求比较严格,这是摄像头的通病;第二,就是摄像头需要匹配一定算力的开发板。所以,对于摄像头来说,它的成本不仅仅是传感器本身,还需要加上对应的算力开发板,而单线雷达在算力方面则简单的多。
3、多线雷达
从前多线雷达非常贵,动不动几万、十几万,一般根本不会考虑拿来做避障使用。但是现在由于自动驾驶的发展、国产雷达的兴起,目前多线雷达已经进入到商品化应用的阶段。其价格也由之前的数万元,降到了数千元不等。和单线雷达相比较,多线雷达可以看到的区域更大、也更广。一般来说,对于多线雷达,我们都会把它放在机器人的顶部做一个全局扫描和检测。而机器人的底部,则可以用单线雷达或者光电做一个补充,这也是不错的一个办法。
4、深度相机
深度相机,顾名思义,就是带有深度信息的相机。通常,它的分辨率没有纯摄像头高,精度也不及多线雷达,但是它胜在短距离检测的准确性上。这对于特定的场景来说,还是非常有竞争力的。换句话说,如果机器人本身运行速度不快,那么安全检测的范围其实只需要数米即可,这时深度相机就可以派上用场了。
5、光电
光电是最简单的一种检测方法,传统的非标项目都是用光电进行物体检测的。对于固定位置的物体检测,这种方法还是很合适的,但是对于运动的机器人来说,检测能力就显得稍微弱了一点。不过,实际生产中,它一般会和其他传感器进行高低搭配,特别用它来检测固定位置的障碍物,这也是非常不错的一个选择。
6、总结
实际机器人部署的时候,对于障碍物的检测,通常并不是只选择一种传感器,很多时候都是搭配着选择的。比如说,同时选择单线雷达和光电,又或者选择多线雷达和深度相机,这都是有可能的。所以,在真正部署的时候,一定要灵活使用,千万不要教条和死板,在控制好成本的同时,通过合理搭配解决现场问题才是最重要的。