激光雷達(dá)是一種可以精確探測物體位置的傳感器,通過對目標(biāo)物發(fā)射激光信號,再根據(jù)從物體反射回來的信號時間差來計算這段距離,然后在發(fā)射激光的角度來確定物體和發(fā)射器的角度,從而得出物體與發(fā)射器的相對位置。
隨著激光雷達(dá)需求的不斷加劇,國內(nèi)越來越多企業(yè)加入到激光雷達(dá)技術(shù)的研發(fā)中,經(jīng)過近年來的發(fā)展,國內(nèi)已有不少優(yōu)秀激光雷達(dá)企業(yè)崛起,逐漸成為激光雷達(dá)行業(yè)中的翹楚。
激光雷達(dá)產(chǎn)量
2017-2019年國內(nèi)激光雷達(dá)產(chǎn)量
2019年激光雷達(dá)地區(qū)供給區(qū)域占比
據(jù)了解,目前在激光雷達(dá)的研究方向中,大部分企業(yè)主要以機器人、無人車、無人機等領(lǐng)域為主,在價格方面,無人駕駛領(lǐng)域的激光雷達(dá)少則上萬,多則幾十萬元,普遍要高于機器人及AGV等領(lǐng)域的激光雷達(dá)價格。
單線激光雷達(dá)市場前景更為廣闊
目前,根據(jù)激光雷達(dá)線數(shù)的不同,又可將激光雷達(dá)分為單線與多線激光雷達(dá),相比多線激光雷達(dá),單線激光雷達(dá)的市場前景更廣闊。
單線激光雷達(dá)是指激光源發(fā)出的線束是單線的雷達(dá),目前主要應(yīng)用于機器人領(lǐng)域,以服務(wù)機器人居多,可以幫助機器人規(guī)避障礙物,其掃描速度快、分辨率強、可靠性高。相比多線激光雷達(dá),單線激光雷達(dá)在角頻率及靈敏度上反應(yīng)更快捷,所以,在測試周圍障礙物的距離和精度上都更加精準(zhǔn)。但單線雷達(dá)只能平面式掃描,不能測量物體高度,當(dāng)前主要應(yīng)用于我們常見的掃地機器人、送餐機器人、迎賓機器人、導(dǎo)購機器人、醫(yī)護(hù)助理及酒店等服務(wù)機器人身上。
而多線激光雷達(dá)主要以無人駕駛應(yīng)用居多,在無人駕駛領(lǐng)域,多線激光雷達(dá)可以掃描到汽車周圍環(huán)境的3D模型,運用相關(guān)算法對比上一幀及下一幀環(huán)境的變化,能較為容易的檢測出周圍的車輛及行人。通過實時得到的全局地圖與高精度地圖中的特征物進(jìn)行比對,能加強車輛的定位精度并實現(xiàn)自主導(dǎo)航。
相對來說,多線激光雷達(dá)在性能上要求更高,與國外相比,國內(nèi)在多線激光雷達(dá)方面的技術(shù)有較大差距,目前尚未研制出成熟的可用于ADAS及無人駕駛系統(tǒng)的3D激光雷達(dá)產(chǎn)品。但在機器人、AGV、地形測繪等領(lǐng)域已較為成熟,目前已實現(xiàn)大面積成熟落地。
服務(wù)機器人領(lǐng)域是單線激光雷達(dá)的主要“落腳點”
隨著我國機器人市場快速發(fā)展,機器人及其核心零部件產(chǎn)業(yè)鏈的日漸成熟,服務(wù)機器人需求潛力巨大,市場不斷擴張。
根據(jù)中國電子學(xué)會統(tǒng)計數(shù)據(jù),2014-2018年我國服務(wù)機器人市場規(guī)模逐年增長,2018年我國服務(wù)機器人市場規(guī)模達(dá)到16.5億美元,同比增長30.1%。2019年我國服務(wù)機器人市場規(guī)模約為22億美元。
同時,我國家用服務(wù)機器人、醫(yī)療服務(wù)機器人和公共服務(wù)機器人市場規(guī)模分別為10.5億美元、6.2億美元和5.3億美元,占比分別為47.7%、28.2%和24.1%。
隨著國內(nèi)適齡勞動力人口數(shù)量減少和人力成本的提升,各行業(yè)選擇使用機器人替代低端勞動力的趨勢越發(fā)顯著。因此,我國勞動力結(jié)構(gòu)的加速調(diào)整將進(jìn)一步帶動公共服務(wù)機器人市場應(yīng)用需求。
近年來服務(wù)機器人的蓬勃發(fā)展也同時帶動了激光雷達(dá)的市場需求,由于服務(wù)機器人工作場景較為復(fù)雜,對服務(wù)機器人的行走能力具有更高要求,需要機器人即使在無人操控的情況下也能實現(xiàn)自主行走,避免碰撞、迷失等行為。
這就需要涉及到智能感知設(shè)備,曾有業(yè)界專家表示,未來所有的智能設(shè)備凡涉及到感知,都需要用到激光雷達(dá),服務(wù)機器人也不例外,作為實現(xiàn)機器人智能行走的核心傳感器,激光雷達(dá)能輔助機器人完成自主地圖構(gòu)建、精準(zhǔn)定位與自主導(dǎo)航,相較于視覺傳感器,激光雷達(dá)傳感器具有穩(wěn)定性高、可靠性強等優(yōu)勢,因此,激光雷達(dá)被認(rèn)為是服務(wù)機器人的“慧眼”。
當(dāng)然,僅靠激光雷達(dá)并不意味著機器人就能實現(xiàn)自主移動了,通過激光雷達(dá)機器人可以不停掃描來獲取二維空間的點陣數(shù)據(jù),但這并不能直接被移動機器人所使用,想要移動機器人在完全陌生的環(huán)境中(沒有預(yù)先錄入地圖的情況下)實現(xiàn)智能導(dǎo)航,顯然不是那么容易。當(dāng)我們身處某個陌生環(huán)境,通過眼睛可看到周圍的一切,但如果想到達(dá)另一個陌生地方,就需要判斷到達(dá)目的地的最佳路徑,并規(guī)避障礙物,才能順利到達(dá)指定地點。所以僅用激光雷達(dá)幫助機器人“看見”周圍環(huán)境是還不夠的,還需結(jié)合SLAM算法做好后續(xù)的地圖構(gòu)建及路徑規(guī)劃。
國內(nèi)單線激光雷達(dá)現(xiàn)狀
在單線激光雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域,思嵐科技是國內(nèi)最具代表性的企業(yè),思嵐科技從09年開始就致力于機器人自主定位導(dǎo)航技術(shù)及核心傳感器(激光雷達(dá))的研發(fā)。經(jīng)過多年努力及不斷創(chuàng)新,思嵐科技在激光雷達(dá)領(lǐng)域已顯有成就,已基本實現(xiàn)進(jìn)口激光雷達(dá)的替代,并將激光雷達(dá)的價格降低到百至千元級別,讓國內(nèi)服務(wù)機器人企業(yè)不再完全依賴于進(jìn)口激光雷達(dá)。
如今,思嵐科技已推出了多款激光雷達(dá)產(chǎn)品,從RPLIDAR A1、A2、A3、到RPLIDAR S1,再到后面推出的SLAMTEC Mapper激光建圖雷達(dá),思嵐科技實現(xiàn)了跨越式升級,以RPLIDAR A3及SLAMTEC Mapper來說,RPLIDAR A3作為一款三角測距雷達(dá),因自身原理,業(yè)內(nèi)曾認(rèn)為的三角測距激光雷達(dá)難以突破20米的測距局限,并且采樣率也無法突破上萬次大關(guān),但RPLIDAR A3的出現(xiàn),徹底改寫了這一局面,實現(xiàn)了25米的實用化測距距離,采樣頻率可達(dá)16000次每秒,刷新了業(yè)內(nèi)對于三角測距激光雷達(dá)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
除了RPLDIAR A3激光雷達(dá),思嵐科技的SLAMTEC Mapper激光建圖雷達(dá)也是業(yè)內(nèi)首款集實時地圖構(gòu)建和定位為一體的全新激光雷達(dá)品類,可直接對外輸出高品質(zhì)地圖數(shù)據(jù)以及定位坐標(biāo)信息,無需任何外部依賴,上電手持即可使用。據(jù)網(wǎng)友評測,在抗干擾方面,SLAMTEC Mapper無論是晃動、還是慢跑,都無法對其建圖效果造成影響。
如今,在掃地機器人、餐廳機器人、酒店機器人、銀行機器人等服務(wù)機器人中大部分都采用了思嵐科技的激光雷達(dá),基于激光雷達(dá)的SLAM技術(shù),被認(rèn)為是目前業(yè)內(nèi)最穩(wěn)定可靠的機器人定位導(dǎo)航解決方案。先拿掃地機器人來說,搭配激光雷達(dá)配合SLAM算法,掃地機器人可自主在房間內(nèi)實現(xiàn)智能清掃,無論是錯綜復(fù)雜的狹小房間,還是上百平米的大戶型,掃地機器人都能從容應(yīng)對,對地圖智能分區(qū),自主規(guī)劃弓字形的分區(qū)清掃,實現(xiàn)非常高的清掃覆蓋面積。
對于送餐機器人來說,基于激光雷達(dá)為核心傳感器的激光SLAM導(dǎo)航方案,可以在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定、持久工作,即使在人流爆棚的用餐高峰期,機器人也可迅速判斷餐廳環(huán)境,靈活避開來回走動的顧客,并快速重新規(guī)劃運行路徑,保證菜品的“安全性”。
激光雷達(dá)在送餐機器人上的應(yīng)用 在酒店服務(wù)機器人領(lǐng)域,不僅能主動迎接問候,還能將客人引領(lǐng)到入住房間,物品運送及開關(guān)電梯更不在話下,每天酒店服務(wù)機器人可完成上百次的任務(wù),做到不間斷工作。
當(dāng)然,除了以上服務(wù)機器人,在我們的日常生活中還有許許多多基于激光雷達(dá)SLAM定位導(dǎo)航方案的機器人,它們能做到自動構(gòu)建地圖、精準(zhǔn)定位及自主導(dǎo)航,實現(xiàn)智能行走。
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