ToF 傳感器在機(jī)器人應(yīng)用中的作用

ToF 傳感器有利于不同的機(jī)器人應(yīng)用，包括：

●智能避障

●導(dǎo)航和路徑規(guī)劃

●3D 繪圖和定位 (SLAM)

●墻跟隨

●手和手指手勢(shì)識(shí)別

●物體或人跟蹤

●物體揀選

●懸崖檢測(cè)

每個(gè)應(yīng)用都有其自身的復(fù)雜性和特定的重點(diǎn)，而 ToF 傳感器可以很好地涵蓋它們。

智能避障

智能避障應(yīng)用的示例包括吸塵器、運(yùn)輸/物流機(jī)器人、自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR)、機(jī)器人叉車和倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。通過(guò)使用 ToF 傳感器，機(jī)器人可以精確檢測(cè)到周圍物體的距離。與其他技術(shù)不同，ToF 傳感器不需要特定的訓(xùn)練來(lái)檢測(cè)特定障礙物，并且可以輕松地從 3D ToF 圖像中提取物體邊界。此外，配備寬視場(chǎng)攝像頭的 ToF 系統(tǒng)甚至可以檢測(cè)很小的障礙物。

使用 ToF 傳感器進(jìn)行障礙物分割。圖片來(lái)源：英飛凌

機(jī)器人/無(wú)人機(jī)的定位和地圖繪制 (SLAM)

ToF 傳感器用于無(wú)人機(jī)或基于機(jī)器人的 3D 測(cè)繪解決方案，由于其高幀速率，可提供精確的遠(yuǎn)程深度信息和高分辨率 3D 地圖。這樣可以生成 3D 點(diǎn)云，其中每個(gè)點(diǎn)代表對(duì)象表面上的一個(gè)獨(dú)特點(diǎn)，具有自己的笛卡爾坐標(biāo)集。SLAM 算法使用點(diǎn)云來(lái)生成機(jī)器人環(huán)境的精確地圖并定位機(jī)器人的位置。機(jī)器人本身在這張地圖上。

人機(jī)交互機(jī)器人

基于 ToF 數(shù)據(jù)生成的深度和幅度圖像可用于機(jī)器人了解人類的存在、識(shí)別人員并確定其位置。根據(jù)其應(yīng)用，機(jī)器人可以識(shí)別入侵者或使用 3D 點(diǎn)云數(shù)據(jù)來(lái)理解和響應(yīng)人類手勢(shì)，甚至檢測(cè)人手指的微妙運(yùn)動(dòng)。此外，在高級(jí)應(yīng)用中，機(jī)器人可以根據(jù)生物識(shí)別技術(shù)識(shí)別家庭成員。

其他應(yīng)用

ToF 測(cè)量提供的深度信息提高了機(jī)器人操縱、拾取和運(yùn)送物體的成功率。ToF 傳感器提供比傳統(tǒng)傳感器更可靠的數(shù)據(jù)，從而還改進(jìn)了機(jī)器人的所謂懸崖檢測(cè)，避免它們從樓梯或其他邊緣跌落。

英飛凌ToF 成像傳感器

REAL3? 圖像傳感器系列是 ToF 傳感器市場(chǎng)上頗具吸引力的選擇。它由英飛凌科技公司與英飛凌公司的高級(jí)合作伙伴公司pmdtechnologies合作開發(fā)。這些傳感器使用紅外光進(jìn)行基于 ToF 的深度傳感，并通過(guò) SBI 和微透鏡為每個(gè)像素提供復(fù)雜的 ToF 像素，以獲得更好的靈敏度。這些傳感器允許通過(guò) MIPI CSI-2 進(jìn)行快速讀出。此外，功耗低，可延長(zhǎng)電池驅(qū)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。

REAL3 傳感器可提供高達(dá) VGA 分辨率的高圖像質(zhì)量和高達(dá) 10 m 的增強(qiáng)感應(yīng)范圍，從而可以實(shí)時(shí)構(gòu)建 3D 地圖。該傳感器采用SBI（背景光抑制）技術(shù)來(lái)增強(qiáng)環(huán)境光魯棒性，即使在明亮的陽(yáng)光條件下也能工作。因此，這些功能和參數(shù)配置使REAL3能夠快速適應(yīng)新的操作環(huán)境。

REAL3? 3D 圖像傳感器的工作原理和使用。圖片來(lái)源：英飛凌

英飛凌 ToF 傳感器產(chǎn)品組合旨在滿足不同市場(chǎng)的需求。REAL3 傳感器系列現(xiàn)已上市，適用于消費(fèi)類和汽車應(yīng)用，并具有 ASIL B/ISO26262 資格。每個(gè) REAL3 型號(hào)都有針對(duì)不同應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化的不同分辨率，涵蓋多種消費(fèi)、汽車和工業(yè)應(yīng)用的要求。為了讓您更輕松地快速啟動(dòng)項(xiàng)目，英飛凌在全球范圍內(nèi)擁有大量專門從事軟件和硬件的合作伙伴。

開發(fā)人員還可以受益于 pmdtechnologies 和英飛凌之間合作提供的解決方案。Flexx2系列是一款用于原型設(shè)計(jì)、研究和批量生產(chǎn)的開發(fā)套件，采用英飛凌最新的 ToF 圖像傳感器，可實(shí)現(xiàn)精確的深度傳感。Flexx2可以通過(guò)USB 3.0連接到Linux或Windows操作系統(tǒng)。從工業(yè)角度來(lái)看，O3R 平臺(tái)是為工業(yè)環(huán)境開發(fā)機(jī)器人解決方案（例如自動(dòng)駕駛汽車）的起點(diǎn)。它可支持多達(dá) 6 個(gè) 3D ToF 相機(jī)，并具有用于其他傳感器的千兆以太網(wǎng)、USB 3.0 和 CAN 連接。

結(jié)論

精確檢測(cè)周圍環(huán)境和安全執(zhí)行任務(wù)是機(jī)器人需要開發(fā)的關(guān)鍵能力。使用 ToF 測(cè)量的傳感器是此類應(yīng)用的非常有效的解決方案。

REAL3? 圖像傳感器系列是基于 ToF 的高質(zhì)量傳感器的絕佳示例。它們采用尖端技術(shù)制造，可提高不同條件和應(yīng)用的檢測(cè)能力。隨著機(jī)器人的使用不斷增長(zhǎng)，探索和利用這些傳感器可以有利于未來(lái)產(chǎn)品的開發(fā)。