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一款好的激光雷达,要看哪些参数?

原创 机器人开发 作者:SLAMTEC思岚科技 时间:2023-02-13 17:38:12 0 删除 编辑

因自动驾驶而“闻名”的激光雷达,伴随着汽车、服务机器人等领域的需求爆发,不管是技术还是产品,都进入了一个新的发展阶段。

2013年,思岚科技推出第一款低成本激光雷达A1,打破了激光雷达被国外高价垄断的局面,得到了行业和市场的认可。至此2023年,十年时间,思岚的雷达产品线伴随着市场需求越来越丰富。

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那么,到底怎样的雷达才是一款好的雷达呢? 大家会习惯性先看下面几个参数,那今天就先从这几个参数说起。


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►  测距半径

作为主要用途是距离测量的激光雷达,其测量的最大距离(量程)自然是其最核心的指标。大部分激光雷达都会直接以测量距离作为其主要指标。思岚的激光雷达主要面向服务机器人,12m-40m测距半径完全满足需要。因为在一定成本条件下,适合的测距极限才是王道。


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▲ RPLIDAR S2 30m测距半径


►  采样频率

众所周知,机器人通过激光雷达扫描测距时,高采样频率可以确保进行更多次的扫描,从而获得更多数据,扫描出更为精细、质量更高的点云图,辅助机器人后续避障导航,及时做出响应。


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▲ 不同采样频率下获得的点云数据


思岚科技作为 机器人自主定位导航解决方案服务商,在技术改良和产品升级上从来没有停止过探索的脚步,在 以实用性和可靠性作为第一考虑的情况下, 提升了软件算法和内部硬件结构,没有顾此失彼。


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▲ S2,32K采样频率,点云密集


►  测距分辨率

由于测量原理的关系,激光雷达一般在10米以内都可以实现很高的测距分辨率,但其分辨率会随着探测物体距离增加而剧烈下降。所以,为了获得更高质量的地图,分辨率越小越好。


因此,为了实现更好的测距分辨率,就不只是增加激光器功率这么简单了,需要对于测距核心有本质的改良。同时为了可靠量产,也需要做很多的配套工作。


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►  角分辨率

角分辨率是指两个相邻测点的角度,角分辨率越小,可扫描到的物体越小,点云越密集。思岚科技RPLIDAR S2拥有0.12°角度分辨率,对于一些细小、黑色物体的检测能力变强,让机器人更”聪明“。


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▲ S2,细小物体检测效果



►  防护能力

除了以上几个关键指标之外,激光雷达的防护能力也是一大重要指标,在实际的工作环境中,机器人常常会遇到室内强光源、室外强阳光、室内水雾等工作环境。所以雷达的防护等级也尤为重要,是机器人能否在这些环境下工作的一个硬性保障。


目前,RPLIDAR S2不仅做到了在室外80K lux阳光下可以正常工作,封闭式外罩,让其防护等级向IP65看齐,有效抵抗水雾环境,满足机器人各场景使用。


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▲ S2在室外80K lux阳光下正常工作


以上这些,都是识别一款雷达是否符合应用的参数指标。 但是随着雷达在细分市场的应用越来越多,遇到的实际使用问题也会越来越多。


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上图是一个很普通,很常见的办公场景,但是对于激光雷达来说,却有很多坑要避,有很多本领要展示 图片。


上述办公场景有这样几个环境特征:


1、  黑色桌腿,黑色门框,黑色踢脚线

2、 瓷砖地面,光滑反光

3、 透明玻璃,激光信号可能会打穿

……


那今天我们就借助这个场景,了解一下激光雷达除了要看基本的参数指标外,该如何从这些参数中发掘 冰山下的一角,确保雷达的稳定性和实用性。


►  黑色物体/细小物体检出率

由于白色和黑色漫反射率不同,所以雷达在检测黑白物体的能力上也有所不同。目前激光雷达主要应用在商场、餐厅、办公楼……,这些场景里难免会出现身着深色裤子、黑色鞋子的人,出现黑色椅凳,如果检出能力不强大,会出现黑白分层,甚至检测不出的情况, 所以激光雷达对黑色物体/细小物体的检出就显得尤为重要。


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▲ S2测量黑白物体不分层

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▲  S2细小物体检出效果(椅子腿)


►  透明/磨砂玻璃/高反射物体检出率

除了深色物体外,激光雷达还会遇到透明玻璃、高反射的瓷砖、镜面等环境,如果雷达检测能力不强,就会造成漏检、错检,对机器人后续建图导航造成一定影响,比如:边角毛刺多、丢点、地图重合……


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▲ 地图毛刺多


思岚的激光雷达在算法和光学上下了狠功夫,对透明玻璃、高反射物体带来的噪点可以进行滤波,测距表现不俗。

▲ RPLIDAR S2开箱视频,内附 透明玻璃等多项检测能力



►  抗 环境光干扰能力

激光雷达在应用的过程中会遇到两种光源,一种是自然光源(如阳光),还有一种是人造光源(如灯光)。


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其实,不管是自然光源还是人造光源,都会在雷达扫描建图的过程中产生噪点,影响超声波等传感器的误触发,继而影响整个机器人的导航效率。 同时,也可能导致雷达的有效测量距离变短或者完全无法进行距离测量。


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▲ 环境光对激光雷达造成的噪点


所以,雷达的抗环境光能力显得尤为重要。为了应对光源因素带来的干扰,思岚科技在处理雷达算法以及光学调教上没少下功夫,采用独有的算法+传感器技术,对射灯、指示灯、金属等光源产生的噪点进行过滤,大大降低噪点带来的导航干扰。


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可点击查看大图


►  外观尺寸


激光雷达目前在机器人、智能家居、轻量级无人驾驶等多领域得到应用,激光雷达作为其中的载体部分,对尺寸和重量有一定的要求,在外观上越薄越好,在性能上,集成度越高越好 。


思岚的激光雷达采用定制特殊部件,内部机械系统也是精心设计,在极限压缩体积的情况下,依旧能保证优越性能。


A系列雷达产品厚度均在4 厘米左右,适合于各类服务机器人。S系列雷达更是实现了超薄外观的又一极限提升,小巧轻薄 ,贴合机器人整体外观设计,不影响机器人的科技感和线条感。


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 ▲ RPLIDAR 尺寸小巧紧凑,贴合机器人设计


►  兼容性

除了一些参数外,其实雷达的兼容性也很重要。历经数代产品的更新,RPLIDAR保持了良好的兼容性。

在SDK方面,即使是最早发布的RPLIDAR A1都可以被任意思岚发布的SDK所兼容。

在接口方面,S2的接口与A系列雷达接口一致,高度集成,完美兼容。


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▲ S2与A系列接口一致


以上,就是挑选一款雷达要着重注意的一些指标,其实说了这么多,还是要以实用性和可靠性作为第一准则,这样才能在商用/工业应用领域适配更多细分需求。


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