激光雷達——人工智能機器人的行走“慧眼”

在美國科幻大片中經(jīng)常會(huì )出現男女主角穿越“激光墻”的一幕，現實(shí)生活中，我們也會(huì )在電視綜藝節目中看到有關(guān)激光束的精彩表演。

設想一下，如果將激光裝上雷達，又將是什么高科技？據小編了解，傳統上的激光雷達多應于工業(yè)安全檢測和軍事防衛，但隨著(zhù)消費市場(chǎng)中無(wú)人駕駛和人工智能機器人的日益興起，激光雷達技術(shù)的應用也成為投資者和技術(shù)專(zhuān)家眼中的香餑餑。

從SR SHOW 2017第六屆（上海）國際服務(wù)機器人技術(shù)及應用展覽會(huì )主辦方處獲悉，該展會(huì )將于11月20日至22日在上海新國際博覽中心舉行，作為服務(wù)機器人的上游供應商，國內外激光雷達技術(shù)大佬也將悉數到場(chǎng)，并展示自己的激光雷達產(chǎn)品以及其他相關(guān)技術(shù)在人工智能服務(wù)機器人方面的成功應用，由此可見(jiàn)一斑，激光雷達技術(shù)在人工智能服務(wù)機器人領(lǐng)域的應用已然成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

據悉，此次參展的激光雷達技術(shù)應用廠(chǎng)家不僅包括國內知名的上海思嵐科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“SLAMTEC”）和深圳玩智商科技有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“EAI”），還包括在激光雷達領(lǐng)域有超過(guò)10年經(jīng)驗，同時(shí)激光雷達產(chǎn)量也相當可觀(guān)的Velodyne。他們在技術(shù)上的突破和在產(chǎn)品上的創(chuàng )新想必是很多業(yè)界同行爭相關(guān)注的重中之重，同時(shí)也是很多人工智能服務(wù)機器人制造商和經(jīng)銷(xiāo)商們樂(lè )于學(xué)習和應用的參考典范。

何為激光雷達？激光雷達是如何成為人工智能服務(wù)機器人的“慧眼”的？不同代表廠(chǎng)家的激光雷達傳感器又分別有哪些技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢？帶著(zhù)這些問(wèn)題，小編搜集了大量資料，并咨詢(xún)了業(yè)界相關(guān)資深人士。

首先，何為激光雷達？激光雷達是以激光束為信息載體，利用相位、振幅、頻率等來(lái)搭載信息，并將輻射源頻率提高到光頻段，能夠探測極微小的目標。激光雷達相比傳統雷達，以精確的時(shí)間分辨率、精準的空間分辨率、超遠的探測距離等特點(diǎn)成為了先進(jìn)的主動(dòng)遙感工具。目前，它的高精度測量功能使其可以達到精確測距、測速、跟蹤、探測等，在民用、軍用領(lǐng)域開(kāi)始普遍使用，具有廣闊的發(fā)展前景。業(yè)界專(zhuān)家曾表示，未來(lái)所有的智能設備，一旦涉及環(huán)境感知，都需要利用激光雷達，人工智能服務(wù)機器人當然也不例外。

據了解，目前激光雷達傳感器為服務(wù)機器人提供室內自主定位導航解決方案，幫助服務(wù)機器人自動(dòng)構建地圖、精確定位與自主導航，實(shí)現自由行走。相較于其他室內定位導航技術(shù)，如超聲波、線(xiàn)圈、視覺(jué)等，利用激光雷達技術(shù)實(shí)現服務(wù)機器人室內定位導航具有穩定、可靠、高性能的優(yōu)勢。也因此，激光雷達也被認為是人工智能服務(wù)機器人行走的“慧眼”。

具體到不同廠(chǎng)家，以SLAMTEC、EAI和Velodyne三家國內外具有代表性的企業(yè)為例， 各自的激光雷達產(chǎn)品在服務(wù)機器人應用方面都具有各自的獨特優(yōu)勢。

SLAMTEC從2009年開(kāi)始致力于研究機器人自主定位導航解決方案及核心傳感器，是幫助機器人實(shí)現自主行走、智能化的重要一步。作為核心技術(shù)參數，采樣頻率和采樣次數無(wú)疑成為決定激光雷達工作效果的重要因素。SLAMTEC的最新款激光雷達RPLIDAR A2，其采樣頻率高達10Hz，采樣次數為每秒4000次，這也是目前低成本激光雷達范圍內的最高速度。

在實(shí)際應用中，服務(wù)機器人可獲得更加密集的采樣點(diǎn)，實(shí)現對障礙物的快速響應，開(kāi)展更迅速、更及時(shí)的自主避障；利用激光雷達進(jìn)行環(huán)境勘探、地圖構建時(shí)，可獲得更加精細的畫(huà)面，通俗來(lái)說(shuō)RPLIDAR A2的性能能夠達到同類(lèi)傳感器的一倍，因此機器人可以更快地以安全的行為應對突發(fā)事件。更惹人注意的是RPLIDAR A2的各項技術(shù)參數均可以滿(mǎn)足服務(wù)機器人的使用需求，而相較于國外類(lèi)似產(chǎn)品，其售價(jià)僅數千元，更適合于家用服務(wù)機器人市場(chǎng)。

EAI成立于2015年，是國內領(lǐng)先的機器人激光雷達傳感器及智能移動(dòng)系統提供商，構成背景有中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院等著(zhù)名機構，獲得“國家高新技術(shù)企業(yè)”認定。通過(guò)持續的創(chuàng )新，EAI致力于為機器人行業(yè)用戶(hù)提供性能最強、體驗最佳的激光雷達傳感器和自主建圖、實(shí)時(shí)定位、規劃導航、自動(dòng)避障的智能移動(dòng)解決方案。

產(chǎn)權的核心技術(shù)：光磁無(wú)線(xiàn)技術(shù)，運用到激光雷達上，大大延長(cháng)了激光雷達的使用壽命，確保了激光雷達長(cháng)壽命、高可靠、高精度的性能。結合配套研發(fā)且擁有相關(guān)知識產(chǎn)權的定位導航模塊，可以讓機器人實(shí)現自主建圖、實(shí)時(shí)定位、規劃導航、自動(dòng)避障等功能。智能移動(dòng)平臺的通用性、可靠性、耐用性深受機器人企業(yè)、科研機構及高校教學(xué)、創(chuàng )客的歡迎，自主研發(fā)的核心結構保證了高精度、載重大、動(dòng)力足、續航長(cháng)和擴展性強的性能。

Velodyne作為美國無(wú)人駕駛機激光雷達的領(lǐng)軍供應商，其隨著(zhù)技術(shù)研發(fā)的推進(jìn)和成熟，逐漸將業(yè)務(wù)拓展至人工智能服務(wù)機器人領(lǐng)域，目前成為智能機器人領(lǐng)域領(lǐng)先供應商。

Velodyne 的VLP-16 傳感器是其3D LiDAR 產(chǎn)品系列中最小、最新且最先進(jìn)的產(chǎn)品。該產(chǎn)品在實(shí)際應用時(shí)秉承了批量生產(chǎn)的理念，比同等價(jià)格的傳感器更具成本效益，且保持了 Velodyne在LiDAR中的突破性重要功能：實(shí)時(shí)收發(fā)數據、360度全覆蓋、3D距離測量以及校準反射測量。VLP-16 傳感器的有效范圍為100米，其耗電低 (~8W)、重量輕（830克）、占用空間少（直徑約為103毫米x 72毫米）以及雙重回傳功能使得其成為無(wú)人機以及其他移動(dòng)裝置的理想選擇。

而另外一款產(chǎn)品HDL-64E更是擁有360度全景水平視角，以及26.8度垂直視角，與以前的版本相比，能夠獲得更多的環(huán)境信息。用戶(hù)可以在5-20Hz之間選擇HDL-64E S3的幀率。同時(shí)HDL-64E S3的一體化設計則使用64束固定安裝的激光裝置測量周邊環(huán)境，每個(gè)激光裝置都以機械方式安裝在特定垂直角上，整個(gè)裝置保持旋轉，這種方式極大地提高了可靠性、視角以及點(diǎn)云密度，此設計已獲得專(zhuān)利。

以上廠(chǎng)家以激光雷達為核心技術(shù)的產(chǎn)品還有很多，在此只選取部分代表性產(chǎn)品做一闡述，更多產(chǎn)品信息及詳情請蒞臨SR SHOW 2017第六屆（上海）國際服務(wù)機器人技術(shù)及應用展覽會(huì )，與廠(chǎng)家面對面探討激光雷達技術(shù)在人工智能服務(wù)機器人領(lǐng)域的應用前景，或致電展會(huì )組委會(huì )，提前獲知更多信息。

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