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实现机器人避障的方法有哪些?

  实现避障与导航的必要前提是环境感知,在未知或者是部门未知的环境下避障需要通过传感器获取附近环境信息,包括障碍物的尺寸、外形和位置等信息,因此传感器技术在移念头器人避障中起着十分重要的作用。避障使用的传感器主要有超声传感器、视觉传感器、红别传感器、激光传感器等。

  1.激光传感器

  激光测距传感器利用激光来丈量到被测物体的间隔或者被测物体的位移等参数。比较常用的测距方法是由脉冲激光器发出持续时间极短的脉冲激光,经由待测间隔后射到被测目标,回波返回,由光电探测器接收。根据主波信号和回波信号之间的距离,即激光脉冲从激光器到被测目标之间的来回时间,就可以算出待测目标的间隔。因为光速很快,使得在测小间隔时光束来回时间极短,因此这种方法不适合丈量精度要求很高的(亚毫米级别)间隔,一般若要求精度非常高,常用三角法、相位法等方法丈量。

  2.视觉传感器

  视觉传感器的长处是探测范围广、获守信息丰硕,实际应用中常使用多个视觉传感器或者与其它传感器配合使用,通过一定的算法可以得到物体的外形、间隔、速度等诸多信息。或是利用一个摄像机的序列图像来计算目标的间隔和速度,还可采用SSD算法,根据一个镜头的运动图像来计算机器人与目标的相对位移。但在图像处理中,边沿锐化、特征提取等图像处理方法计算量大,实时性差,对处理机要求高。且视觉测距法检测不能检测到玻璃等透明障碍物的存在,另外受视场光线强弱、烟雾的影响很大。

  3.红别传感器

  大多数红别传感器测距都是基于三角丈量原理。红外发射器按照一定的角度发射红外光束,当碰到物体以后,光束会反射归来,如图所示。反射归来的红外光线被CCD检测器检测到以后,会获得一个偏移值L,利用三角关系,在知道了发射角度α,偏移距L,中央矩X,以及滤镜的焦距f以后,传感器到物体的间隔D就可以通过几何关系计算出来了。红别传感器的长处是不受可见光影响,白入夜夜均可丈量,角度敏捷度高、结构简朴、价格较便宜,可以快速感知物体的存在,但丈量时受环境影响很大,物体的颜色、方向、附近的光线都能导致丈量误差,丈量不够精确。

  4.超声波传感器

  超生波传感器检测间隔原理是测出发出超声波至再检测到发出的超声波的时间差,同时根据声速计算出物体的间隔。因为超声波在空气中的速度与温湿度有关,在比较精确的丈量中,需把温湿度的变化和其它因素考虑进去。超声波传感器一般作用间隔较短,普通的有效探测间隔都在5-10m之间,但是会有一个最小探测盲区,一般在几十毫米。因为超声传感器的本钱低,实现方法简朴,技术成熟,是移念头器人中常用的传感器。


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