3D相机和传感器创新保持移动机器人移动

与自动化空间中的其他几种其他令人兴奋的技术一样，自主移动机器人（AMRS）继续在仓库，分销中心和工厂等地方获得受欢迎程度。随着AMR的市场继续增长，允许这些机器人导航具有挑战性环境的技术也必须进入。本文潜入了赋予AMRS的一些最新技术，以避免障碍和碰撞，以及工厂地板上的人员工作。

非结构化的、具有挑战性的环境

与以往任何时候相比，如今的机器人在制造、运输和安全等领域扮演着更多的非传统角色。移动机器人面临穿越变化和非结构化环境的挑战，必须在允许适当决策和安全、高效导航的范围内检测和分类对象。根据Velodyne激光雷达软件工程副总裁Vishal Jain的说法，AMR需要能够支持机器人识别和区分不同运动、形状、反射率和材料组成的物体的能力的感知数据。

激光雷达技术，如Velodyne激光雷达提供的产品，允许不同类型的机器人在不同的环境下工作，通过避免与垫舱等小物体、电缆或灯具等悬垂物体碰撞，利用丰富和准确的3D信息实现高速和安全导航，移动障碍物，比如人，有足够的时间安全航行。Velodyne传感器收集的高分辨率和密集的3D感知数据实现了所有这些功能——定位、绘图、物体分类和物体跟踪。

例如，该公司新推出的Velarray M1600固态激光雷达传感器为amr提供了30米范围内的实时近场感知数据和32度垂直视野，允许它们穿越非结构化和不断变化的环境。

Jain说:“M1600固态激光雷达传感器采用Velodyne公司专有的微型激光雷达阵列结构，该结构采用了该公司的光学芯片技术，8个激光雷达通道被缩小到一便士大小，形成了激光雷达传感器的‘引擎’。”“小型化与Velodyne专有的全自动化制造流程相结合，可以实现高成本效益、高质量的大规模生产。”

安全标准的考虑

在机器人安全方面，直到最近RIA推出了第一个工业移动机器人国家安全标准之前，几乎没有任何标准方面的指导。ANSI / RIA R15.08-1-2020 - 美国国家工业移动机器人的国家标准 - 安全要求 - 第1部分：工业移动机器人的要求为工业移动机器人的设计提供技术要求，以支持在其附近工作的人的安全。工业传感器公司SICK的市场产品经理Aaron Rothmeyer认为，这将导致更多的机器人部署。

“RIA的R15.08可以真正打开更广泛的采用，因为犹豫不决的公司现在有标准化的安全指导，可以遵循和舒适，”他说。

在参与了标准的开发之后，SICK现在使用指导方针来创建设计符合法规的产品。

Rothmeyer说:“许多用于移动机器人的设备越来越小，越来越轻，所以我们着眼于新标准和市场走向，并开始发布更多小型、低成本、轻量级的产品，以适应更小的平台。”

例子包括SICK公司的nanoScan3安全激光扫描仪或TIM781 2D激光雷达传感器，它也有一个安全变体。根据Rothmeyer的说法，这个产品的尺寸大约是3乘2英寸，可以放进很小的空间。此外，根据IEC安全标准，TIM781传感器在移动机器人领域开辟了新的可能性。

Rothmeyer说:“几乎所有的安全激光扫描仪都是D级的，这意味着本质上是为了防范最高级别的风险，当你的机器有可能杀死工厂里的人。”“有了TIM781，我们能够从以前的传感器和RIA 15.08指南中吸取一些经验教训，做一些以前从未做过的事情，保护b级低风险应用。”

B级与D级有很大的不同，通常为不太严重的伤害提供辅助保护。例如，如果一辆具有D级性能的自动导向车辆(AGV)拉着一辆拖车，而拖车在转弯时创建了一个夹点，该夹点代表B级应用。有人可能会在紧要关头受伤，但没有死亡的风险。

3 d飞行

AMRS常用的另一种技术是飞行时间（TOF）。Basler等公司提供像Blaze-101相机这样的TOF解决方案，可提供高达10米的大量测量范围，帧率高达30 fps。根据Martin Gramatke，Partin Gramatke的说法，Pasler Martin Gramatke，3D图像采集，帮助机器人导航，避免在具有不同表面和不同环境光的具有挑战性环境中的碰撞（图1）。

“在扫描平面低于障碍物的情况下激光扫描仪可能错过另一个叉车的叉子的物体的情况下，TOF相机可以帮助防止机器损坏，”他说。

然而，Gramatke并不相信单独的TOF相机可以解决问题。

“可靠的导航和障碍物检测的关键是不同传感器的组合，”他说。“例如，我们提供的软件可以将来自ToF相机的彩色图像数据投射到3D图像数据上。然后人工智能就可以对颜色数据进行分类，从而在导航和障碍物检测方面做出更好的决策。”

自2018年Vision Stuttgart的Helios2 3D Tof相机引入以来，Lucid Vision Labs一直在收集市场反馈，并在现实世界应用中获得行业专业知识，使他们能够实施AMR客户正在寻求的功能 - 包括多通道功能。通过传统的TOF方法，如果两个或多个AMRS来到交叉路口，则从TOF溶液发出的光可能会彼此干扰。通过多通道功能，多个TOF相机可以同时以相同的空间图像，而不会中断彼此的深度数据。

“我们还选择在索尼推荐的850nm波长上实施我们的Helios相机，它良好地解决了室内AMR市场。该传感器的量子效率与940nm的量子效率有两倍，并为客户提供了卓越的3D深度数据，具有卓越的点云和未过滤的数据，“Lucid Vision实验室的创始人和总裁都是卓越的点云和未过滤的数据。

amr在一些恶劣的环境下工作，所以我们设计了下一代的Helios2相机来承受这些恶劣的环境。Helios2提供紧凑的60x60x77.5毫米的IP67防护，GigE Vision PoE和工业M12连接器，电缆长度可达100m。我们的测试符合DIN EN 60068-2-27, DIN EN 60068-2-64冲击和振动标准，以及DIN EN 61000-6-2工业EMC抗扰度。

360度3D数据

DreamVu的PAL系列3D视觉系统专为机器人设计，提供360度3D视觉。DreamVu首席营收官Mark Davidson表示，许多客户表示，AMR导航面临的一些最大挑战在于必须考虑的环境情况的绝对宽度。在大型仓库中，定位等任务可能会很困难，但该公司的3D视觉系统已经解决了这些挑战。

该公司通过不断改进其软件发布中的算法，从每一次部署中学习更多知识，并将这些知识应用到下一次部署中，最后，与客户采取极其合作的方式。

他说:“我们在工程师之间花了很多时间，通过Zoom电话来回传递资产，并从客户那里获得他们对特定应用程序需要什么的反馈。”“例如，语义分割是我们花了大量时间研究的内容。我们继续推进这些算法，并在研发方面投入大量资金。”

在最近的一个例子中，DreamVu帮助客户处理地板上的导航和避免避免问题。机器人导航公司的最终客户将楼层洗涤器带到市场上遇到识别地板上的物体挑战。该公司的工程副总裁测试了10种不同的传感器来解决这个问题，但没有挑战的挑战。在测试中，传感器在所有地板类型上识别出灰色底层和黑色胶带 - 既不是障碍物，因为胶带没有高度。在大约两周的时间内，Dreamvu能够通过研发努力来解决客户的问题。

DreamVu的基于相机的系统使用专利光学和成像软件，提供360°x 110°RGB-D视场，并具有完整的色彩和深度。根据戴维森的说法，几乎没有软件可以利用360度数据，所以DreamVu创造了他们自己的视觉智能软件来利用他们的相机。例如，许多移动机器人在飞机上使用2D激光雷达，可以探测到躺在地面上的人，但任何低于或高于飞机的物体都无法被光探测到。通过DreamVu的3D障碍检测功能，机器人可以向下看到地板，也可以向上看到机器人。

戴维森说:“任何悬挂的障碍物或地板上的小物体，系统都能检测到。”“然而，这可能会给机器人导航系统带来处理所有3D数据的负担，这可能意味着太多的数据、内存和计算。我们所做的是将3D光学检测并将其扁平化为2D激光扫描，这意味着我们的系统与大多数客户目前使用的2D测绘解决方案兼容。”