開發(fā)在廣范圍實(shí)現(xiàn)三維距離計(jì)測的3D LiDAR

【效 果】 本開發(fā)品垂直方向的計(jì)測范圍特別廣,在應(yīng)用于自律移動機(jī)器人時(shí),可正確檢測路面上的障礙物和路面的凹凸?fàn)顟B(tài)。此外,由于可改變掃描范圍和分辨率,因而可實(shí)現(xiàn)適合于利用場景的計(jì)測,為加速在人往來的設(shè)施內(nèi)和戶外行駛的自律移動機(jī)器人的普及做出貢獻(xiàn)。
【特 點(diǎn)】 本開發(fā)品應(yīng)用采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)的激光掃描技術(shù),具有以下特點(diǎn)。
1. 實(shí)現(xiàn)廣范圍的三維距離計(jì)測(垂直方向60度、水平方向270度)
2. 可進(jìn)行垂直方向的掃描范圍、分辨率的任意設(shè)定
3. 即使在日照環(huán)境下也可進(jìn)行高精度計(jì)測
【過去示例】 要使得機(jī)器人在人往來的設(shè)施內(nèi)和戶外自律移動,不僅需要把握機(jī)器人的前方、左右方向,而且還需要把握路面狀況。車載用途中使用的3D LiDAR,由于激光的垂直掃描范圍不足,依靠單一傳感器未能正確把握路面狀況,結(jié)果需要與其他傳感器進(jìn)行組合。因此,曾面臨行駛控制系統(tǒng)的構(gòu)成復(fù)雜的課題。
【用 途】 自律移動機(jī)器人(自動搬運(yùn)機(jī)、送貨機(jī)器人等)、叉車、農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械、安防系統(tǒng)
【實(shí)用化】 樣品出貨預(yù)定:2018年1月
【備 注】 本產(chǎn)品將于2017年10月3日~10月6日在幕張國際展覽館舉辦的“CEATEC JAPAN 2017”上展出。
【商品的詳細(xì)信息】
https://industrial.panasonic.com/ww/products-rd/3dlidar?ad=press20170911C
【特點(diǎn)的說明】
1. 實(shí)現(xiàn)廣范圍的三維距離計(jì)測(垂直方向60度、水平方向270度)
車載用途中使用的3D LiDAR,對于希望檢測廣范圍以及路面狀況的工業(yè)用途中提出的要求,未能通過單一傳感器來應(yīng)對。本公司通過有效利用在光盤驅(qū)動器事業(yè)中培植起來的光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)和馬達(dá)控制技術(shù),開發(fā)出了采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)的激光掃描技術(shù),通過單一光源實(shí)現(xiàn)了垂直方向60度、水平方向270度的廣角掃描。由此,可借助于單一傳感器來進(jìn)行廣范圍的三維距離計(jì)測,無需與其他傳感器進(jìn)行組合,可簡化自律移動機(jī)器人的行駛控制系統(tǒng)的構(gòu)成。
<本公司激光掃描技術(shù)>

2. 可進(jìn)行垂直方向的掃描范圍、分辨率的任意設(shè)定
自律移動機(jī)器人上,根據(jù)行駛場所和時(shí)間等環(huán)境,障礙物檢測所需的范圍會發(fā)生變化。譬如,在路面沒有凹凸,障礙物出現(xiàn)的頻度少的場所行駛時(shí),要求做到無需詳細(xì)檢測路面狀況,根據(jù)機(jī)器人的行駛速度快速地對窄小范圍進(jìn)行掃描。一方面,在人往來的場所行駛時(shí),要求把握從路面直至相當(dāng)于機(jī)器人高度的廣范圍的狀況。進(jìn)而,在檢測到障礙物時(shí),有時(shí)還需要把握障礙物的詳細(xì)形狀。本開發(fā)品通過采用獨(dú)立結(jié)構(gòu)的激光掃描技術(shù),可以從多種模式中設(shè)定垂直方向的掃描范圍和分辨率。由此,可通過適合于利用場景的掃描范圍和分辨率來進(jìn)行距離計(jì)測,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人穩(wěn)定且有效的行駛。
<使用事例>

3. 即使在日照環(huán)境下也可進(jìn)行高精度計(jì)測
在戶外使用機(jī)器人時(shí),要求即使在日照環(huán)境下也能夠使用。本開發(fā)品通過將發(fā)射激光和遇到物體反射光的路徑設(shè)計(jì)在同一個(gè)光學(xué)路徑上的技術(shù)手段減輕太陽光引發(fā)的噪聲,即使在相當(dāng)于盛夏烈日高照的100,000勒克斯[3]的照度下也可進(jìn)行高精度的計(jì)測。
<日照環(huán)境下的測量結(jié)果>

(左:攝影機(jī)圖像、右:本公司3D LiDAR計(jì)測結(jié)果)
【開發(fā)品的規(guī)格】
項(xiàng)目特性
掃描范圍水平270度、垂直0~60度(改變)
垂直分辨率可從1.5度/3.0度/7.5度這3種中進(jìn)行選擇
檢測距離范圍0.5m~50m
幀頻5fps~25fps
周圍照度~100,000勒克斯(太陽光下)
外形尺寸高130mm×寬120mm×縱深140mm
【術(shù)語說明】
[1] LiDAR (Light Detection and Ranging)
根據(jù)照射出的激光碰到對象物,反射的光返回為止的時(shí)間來計(jì)測距離的傳感器。
[2] 自律移動機(jī)器人
基于從相機(jī),GPS,測距傳感器等各種設(shè)備得到的圖像及位置信息達(dá)到追蹤路徑,避開障礙物的同時(shí),移動到事先決定的目的地的自律行走型機(jī)器人.在自動搬運(yùn)以及送貨到戶等不斷擴(kuò)大的市場應(yīng)用上被期待
[3] 勒克斯
從光源發(fā)出的激光,照射到物體時(shí)的明亮程度的定量化采用的,所謂的照度的基本單位
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