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[傳感器] AGV避障專題 | 激光雷達兩種避障方案詳解

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發表于 2020-3-30 15:57:22 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
2019年倉儲AGV(Automated Guided Vehicle,簡稱AGV)企業開發的熱點是從“貨架到人”到“貨箱到人”,2020年受全國疫情影響,又催生企業開發出醫用物流AGV等新興應用領域。不過,AGV行業如何變化和升級,都離不開“避障”這一門小而精的課題。
圖1 倉儲AGV圖片
01
激光雷達在AGV應用的避障方法
市場上關于AGV避障的方法多種多樣,各有優劣。本文主要介紹激光雷達應用于AGV避障的兩種主要方法:單點定向避障和固態3D面陣定向避障兩種。
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單點定向避障
單點激光雷達避障模塊是基于ToF(Time of Flight時間飛行原理)的激光測距技術,用于0.1m-12m近距離的障礙物探測與避障功能。原理和使用方法都比較簡單,雷達輸出最近障礙物的距離值,從而指導系統進行剎車或減速的指令,是移動機器人/AGV近距離低矮障礙物探測的低成本首選可靠方案。
主要特點如下

測量精度高,感知穩定
視場角小,準直度好,避免誤觸發
100-1000Hz數據刷新率,靈敏避障
多通訊接口可選,即插即用
耗電量極低,重量輕,易集成
不產生回波干擾、地面不平等誤報現象
圖2 單點定向避障激光雷達示意圖
圖3 上位機測距顯示圖(圓圈處有障礙物)

固態3D面陣定向避障
3D面陣固態激光雷達也是一種定向避障方式,不同于單線及多線掃描避障方式。我們熟知的單線和多線旋轉雷達均安裝于AGV頂端,實現360°或特定角度避障,而CE30通過發射一束橢圓錐形光束,探測出固定視線范圍內的障礙物信息,是低矮水平面且固定路徑導航AGV避障的首選低成本方案。
主要特點如下

1°角分辨率高,精確識別障礙物位置
自定義避障模式和二次開發避障模式可選
20Hz初始探測頻率,避障響應更快
小體積,自帶安裝孔,可直接嵌入機器
內部無旋轉部件,結構可靠穩定性一致
不產生回波干擾、地面不平等誤報現象
圖4 3D面陣定向避障激光雷達示意圖
圖5 自定義避障模式示意圖(圖中矩形區域)
自定義避障模式是專門為AGV避障應用開發的模式。如圖5所示,該模式下,CE30 將會為AGV篩選出最關鍵的避障目標,也就是警戒區內目標A,將此目標的距離信息提供給AGV。可根據客戶需求定制避障區域。
圖6 二次開發避障模式(實際場景圖(上)和雷達拍攝的深度圖(中)及點云圖(下)對比)
二次開發避障模式是為AGV提供障礙物的點云圖,以此“描繪”出障礙物的大致輪廓。在預設情況下,CE30會輸出一幅深度圖和與之對應的每一個像素信號強度數據。深度圖中每個像素的深度值表示該像素對應探測點到雷達前表面的投影距離。如圖6所示,分別展示了普通灰度相機拍攝的實際場景圖(上)、 同一位置 CE30拍攝的深度圖(中)和根據深度數據繪制的點云圖(下,從略高于 CE30位置觀察)。
02
激光雷達在AGV及倉儲應用案例
倉儲AGV避障
將一個CE30激光雷達安裝在倉儲AGV的正前方,實時監測前方障礙物,控制AGV減速或剎車,輔助其快速存取貨、智能搬運等功能。

方案優勢:支持多機協作,可抗倉庫中環境光的干擾,結構不易損壞,可靠穩定。
倉儲叉車避障
將激光雷達安裝在叉車叉腳正前方,識別前方障礙物距離信息反饋給叉車,叉車系統進行處理后,進行防撞或輔助定位托盤位置。

方案優勢:工控行業深耕時間長,針對客戶非標定制,匹配度高,在低成本避障方向,性價比高。
立體倉庫避障
將兩個激光雷達分別安裝在智能穿梭車的前后方,實時監測前后方障礙物及距離信息,控制小車減速或急停,從而實現存取貨、搬運、避障等功能。

方案優勢:可直接安裝在小車上,安裝便捷,快速調試,性價比高,避障精準。

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