隨著機(jī)器人開始進(jìn)入到工廠、倉(cāng)庫(kù)、酒店、商場(chǎng)、餐廳等環(huán)境中應(yīng)用，我們對(duì)機(jī)器人的移動(dòng)能力越來(lái)越重視，以至于“避障”是我們繞不開的話題。
避障與SLAM是既有聯(lián)系又有區(qū)別的兩個(gè)不同功能，雖然SLAM在建圖過(guò)程中，已經(jīng)通過(guò)一種或多種傳感器進(jìn)行了周邊環(huán)境的障礙物檢測(cè)，但是受限于目前主流SLAM技術(shù)的不成熟，避障問(wèn)題無(wú)法得到很好的解決。
市面上常見(jiàn)的機(jī)器人大部分都是采用二維激光雷達(dá)導(dǎo)航，但是二維激光雷達(dá)在實(shí)際應(yīng)用中仍有缺點(diǎn)。
如圖，二維激光雷達(dá)是360度水平視場(chǎng)角的距離測(cè)量，其量程范圍內(nèi)的多數(shù)障礙物都能因?yàn)閷?duì)激光的反射而被測(cè)量到，但是激光雷達(dá)只能檢測(cè)到A和C物體的存在，無(wú)法檢測(cè)雷達(dá)掃描平面下的B物體，而如果A和C物體上下形狀不一，則機(jī)器人無(wú)法根據(jù)雷達(dá)掃描測(cè)量障礙物距離的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確避障。
所以在實(shí)際應(yīng)用中，散落在地上的物體、凸起的臺(tái)階、桌子和椅子等都會(huì)對(duì)激光雷達(dá)避障形成挑戰(zhàn)。
如果我們把這種需要考慮物體上下完整輪廓的障礙物檢測(cè)稱為“立體避障”。
在一些復(fù)雜的場(chǎng)所，二維激光雷達(dá)無(wú)法勝任立體避障的工作，必須要為機(jī)器人配備其它的傳感器作為補(bǔ)充。
比如：超聲波傳感器，它的成本非常低，實(shí)施簡(jiǎn)單，可識(shí)別透明物體，缺點(diǎn)是檢測(cè)距離近，三維輪廓識(shí)別精度不好，所以對(duì)桌腿等復(fù)雜輪廓的物體識(shí)別不好，但是它可以識(shí)別玻璃、鏡面等物體。
還有深度相機(jī)，它具備三維的距離測(cè)量能力（同時(shí)具備水平和垂直視場(chǎng)角），因此，可以直接檢測(cè)到立體的障礙物，為移動(dòng)機(jī)器人提供三維的保護(hù)能力。
所以在高配的移動(dòng)機(jī)器人中，可以采用激光雷達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)SLAM，用深度相機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)立體避障，再用超聲波來(lái)防護(hù)激光雷達(dá)和深度相機(jī)的檢測(cè)盲點(diǎn)，這三種傳感器成為許多高端移動(dòng)機(jī)器人的常見(jiàn)組合配置。
上海圖漾信息科技有限公司（簡(jiǎn)稱：上海圖漾）副總經(jīng)理徐韜說(shuō)：“多數(shù)深度相機(jī)的垂直視場(chǎng)角在60度以下，平視安裝的話對(duì)正面的立體避障物檢測(cè)較好，但是對(duì)近距離處的低矮障礙物會(huì)存在較大的盲區(qū)?！?/p>
“如圖，這種情況，一種方法是降低安裝高度，另外一種方案是采用俯視的安裝角度，但是這樣都會(huì)造成對(duì)障礙物高度檢測(cè)的缺失。”
因此，在實(shí)際使用中需要仔細(xì)考慮和設(shè)計(jì)相機(jī)的安裝方式，如果對(duì)上下立體障礙物檢測(cè)的要求都比較高的話，可以采用平視＋俯視兩套深度相機(jī)的方案進(jìn)行組合。
以下是上海圖漾提供的比較重要的深度相機(jī)規(guī)格參數(shù)供行業(yè)人士參考：
所有的相機(jī)都有其最短和最遠(yuǎn)的工作距離，典型的深度相機(jī)工作范圍有0．3－3m（近距離版本）或0．5－5m（中距離版本），在最短距離內(nèi)深度相機(jī)會(huì)完全看不到物體，這對(duì)機(jī)器人貼身處的防護(hù)可能會(huì)形成威脅，需要仔細(xì)考慮。
另外，分辨率越高，對(duì)物體的輪廓辨識(shí)度越好，但是成本和計(jì)算量代價(jià)也會(huì)更大，對(duì)于單純避障而言，其實(shí)對(duì)物體輪廓的細(xì)節(jié)識(shí)別度要求不高，分辨率可以不高，比如480p等級(jí)即可。
最后，在深度相機(jī)的檢測(cè)幀率需求跟機(jī)器人的移動(dòng)速度相關(guān)，通常普通的商用或家用機(jī)器人移動(dòng)速度并不快，多在1m／s左右，30fps的幀率，在幀延時(shí)較低的情況下，已經(jīng)可以滿足要求。
