Come risolvere il problema dell'"evitamento degli ostacoli" dei robot? Soluzioni LiDAR 2D e fusione multisensore
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- Zoe
- Data Emissione
- 2025/2/7
sommario
Il LiDAR 2D, in quanto sensore fondamentale per l'elusione degli ostacoli da parte dei robot, fornisce dati precisi per il rilevamento degli ostacoli, abilitando al contempo la funzione SLAM.
Come risolvere il problema dell'"evitamento degli ostacoli" dei robot? Soluzioni LiDAR 2D e fusione multisensore
Nel campo della navigazione robotica e del movimento autonomo, l'evitamento degli ostacoli è una questione fondamentale. Che si tratti di un robot aspirapolvere domestico, di un AGV (Automated Guided Vehicle) industriale o di un robot di servizio, la capacità di evitare gli ostacoli determina direttamente il livello di intelligenza e praticità del robot. Negli ultimi anni, il 2D LiDAR (2D Laser Radar) è diventato uno dei sensori principali per l'evitamento degli ostacoli dei robot grazie alla sua misurazione precisa della distanza e alle efficienti capacità di scansione ambientale.
LiDAR 2D: il sensore principale per evitare gli ostacoli dei robot
Il LiDAR 2D calcola la distanza tra l'oggetto e il robot emettendo raggi laser e misurando il tempo di riflessione. Presenta i seguenti vantaggi:
▪️Misurazione ad alta precisione: il LiDAR 2D può fornire una precisione di misurazione della distanza a livello centimetrico, rendendolo adatto alla maggior parte delle esigenze di aggiramento degli ostacoli in ambienti pianeggianti.
▪️Scansione ambientale rapida: grazie all'elevata frequenza di scansione, il LiDAR 2D può generare mappe ambientali in tempo reale per aiutare i robot a percepire rapidamente gli ostacoli nelle vicinanze.
▪️ Elevata adattabilità: il LiDAR 2D può funzionare stabilmente sia in ambienti interni che esterni e non è influenzato dalle condizioni di illuminazione.
Serie LD-20D LiDAR 2D consigliata
▪️Range di scansione 20 m + angolo 270°
▪️Apprendimento automatico, impara dalla scena effettiva e monitora il profilo
▪️Monitoraggio multi-area con zone di monitoraggio impostate in modo indipendente
▪️Funzione di pausa, considera le esigenze di produzione con funzionalità di arresto e riavvio integrate per adattarsi alle strategie di movimento della linea di produzione
▪️Il driver del dispositivo esterno fornisce potenza di pilotaggio CC 30 V 50 mA
▪️16 impostazioni di gruppo di zone per una configurazione e un caricamento rapidi
Limitazioni del LiDAR 2D e ruolo complementare dei sensori a ultrasuoni
Sebbene il LiDAR funzioni in modo eccellente nell'evitamento degli ostacoli, ha anche i suoi limiti, specialmente quando si ha a che fare con ostacoli tridimensionali complessi. Il LiDAR fornisce principalmente informazioni sulla distanza sul piano orizzontale, rendendolo meno efficace nel riconoscere oggetti orientati verticalmente o ostacoli di forma irregolare.
Per superare i limiti del LiDAR 2D, è possibile utilizzare una soluzione di fusione multisensore, che combina i punti di forza dei sensori a ultrasuoni e delle telecamere di profondità per ottenere una percezione ambientale più completa.
Sensori a ultrasuoni: soluzione economica e a breve distanza per evitare gli ostacoli
I sensori ultrasonici calcolano la distanza emettendo onde ultrasoniche e misurando il tempo di eco. I suoi vantaggi includono:
▪️Basso costo: i sensori a ultrasuoni sono molto più economici delle telecamere LiDAR e di profondità, il che li rende adatti ad applicazioni su larga scala.
▪️Rilevamento di oggetti trasparenti: i sensori a ultrasuoni possono rilevare oggetti trasparenti come vetro e specchi, un'operazione difficile da realizzare per la tecnologia LiDAR 2D.
▪️Risposta rapida a distanza ravvicinata: i sensori a ultrasuoni offrono un'elevata precisione di rilevamento su brevi distanze (in genere da pochi centimetri a diversi metri), rendendoli ideali per consentire ai robot di evitare rapidamente gli ostacoli quando si trovano in prossimità di essi.
Telecamere di profondità: la scelta ideale per la percezione ambientale 3D
Le telecamere di profondità utilizzano la tecnologia a infrarossi o a luce strutturata per catturare direttamente le informazioni tridimensionali dell'ambiente circostante. I suoi vantaggi includono:
▪️Rilevamento di ostacoli tridimensionali: le telecamere di profondità possono percepire gli ostacoli sia orizzontalmente che verticalmente, rendendole adatte alla gestione di ambienti tridimensionali complessi.
▪️ Elusione degli ostacoli ad alta precisione: i dati 3D forniti dalle telecamere di profondità aiutano i robot a pianificare percorsi di evitamento più precisi, soprattutto in spazi stretti o complessi.
▪️Versatilità: oltre a evitare gli ostacoli, le telecamere di profondità possono essere utilizzate anche per il riconoscimento di oggetti, l'interazione gestuale e altre funzioni avanzate.
Tuttavia, le telecamere di profondità sono costose e sensibili alle condizioni di illuminazione (ad esempio, le prestazioni possono diminuire in condizioni di luce intensa o di oscurità). Pertanto, sono generalmente utilizzate come supplemento al LiDAR 2D piuttosto che come sostituzione.
Confronto tra LiDAR 2D e LiDAR 3D: la scelta conveniente
In molte applicazioni robotiche, sebbene il LiDAR 3D fornisca una percezione ambientale 3D più completa, il suo costo elevato e la progettazione complessa scoraggiano molte aziende dall'utilizzarlo. Al contrario, il LiDAR 2D offre più vantaggi:
▪️Efficacia in termini di costi: rispetto al LiDAR 3D, il LiDAR 2D è più conveniente, riducendo significativamente il costo complessivo del sistema. Il suo design semplificato non solo riduce i costi di produzione, ma rende anche possibili applicazioni su larga scala.
▪️Design semplificato: il LiDAR 2D in genere esegue la scansione solo sul piano orizzontale, consentendogli di acquisire rapidamente dati ambientali. Per la maggior parte delle applicazioni industriali, la scansione orizzontale è sufficiente per soddisfare le esigenze di evitamento degli ostacoli del robot. Soprattutto in ambienti senza ostacoli verticali, il LiDAR 2D fornisce un'ampia percezione ambientale.
▪️Ampie applicazioni: grazie al suo design semplificato, il LiDAR 2D può essere ampiamente utilizzato nei magazzini automatizzati, nella movimentazione robotizzata dei materiali e nella guida autonoma, il che lo rende un'opzione conveniente.
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Distanza di 20 m. Una tecnica che utilizza un raggio laser per misurare la distanza e creare mappe dettagliate di oggetti e ambienti.
Campo di rilevamento 20 m, una tecnica che utilizza un raggio laser per misurare la distanza e creare mappe dettagliate di oggetti e ambienti.
Campo di rilevamento: 350-6000 mm Materiale: placcatura in rame nichelato, raccordi in plastica Tipo di connessione: connettore M12 a 5 pin Metodo di uscita: RS485
Metodo di output: NPN/PNP+analogico+RS485 Risoluzione: 1 mm Tipo di laser: laser a semiconduttore rosso Laser di classe II 655+10nm<1m Tempo di reazione: 50-200 ms Distanza di misurazione: 0,1-50 m