Come risolvere il problema dell'"evitamento degli ostacoli" dei robot? Soluzioni LiDAR 2D e fusione multisensore
Come risolvere il problema dell'"evitamento degli ostacoli" dei robot? Soluzioni LiDAR 2D e fusione multisensore
Nel campo della navigazione robotica e del movimento autonomo, l'evitamento degli ostacoli è una questione fondamentale. Che si tratti di un robot aspirapolvere domestico, di un AGV (Automated Guided Vehicle) industriale o di un robot di servizio, la capacità di evitare gli ostacoli determina direttamente il livello di intelligenza e praticità del robot. Negli ultimi anni, il 2D LiDAR (2D Laser Radar) è diventato uno dei sensori principali per l'evitamento degli ostacoli dei robot grazie alla sua misurazione precisa della distanza e alle efficienti capacità di scansione ambientale.
LiDAR 2D: il sensore principale per evitare gli ostacoli dei robot
Il LiDAR 2D calcola la distanza tra l'oggetto e il robot emettendo raggi laser e misurando il tempo di riflessione. Presenta i seguenti vantaggi:
▪️Misurazione ad alta precisione: il LiDAR 2D può fornire una precisione di misurazione della distanza a livello centimetrico, rendendolo adatto alla maggior parte delle esigenze di aggiramento degli ostacoli in ambienti pianeggianti.
▪️Scansione ambientale rapida: grazie all'elevata frequenza di scansione, il LiDAR 2D può generare mappe ambientali in tempo reale per aiutare i robot a percepire rapidamente gli ostacoli nelle vicinanze.
▪️ Elevata adattabilità: il LiDAR 2D può funzionare stabilmente sia in ambienti interni che esterni e non è influenzato dalle condizioni di illuminazione.
Serie LD-20D LiDAR 2D consigliata
▪️Range di scansione 20 m + angolo 270°
▪️Apprendimento automatico, impara dalla scena effettiva e monitora il profilo
▪️Monitoraggio multi-area con zone di monitoraggio impostate in modo indipendente
▪️Funzione di pausa, considera le esigenze di produzione con funzionalità di arresto e riavvio integrate per adattarsi alle strategie di movimento della linea di produzione
▪️Il driver del dispositivo esterno fornisce potenza di pilotaggio CC 30 V 50 mA
▪️16 impostazioni di gruppo di zone per una configurazione e un caricamento rapidi
Limitazioni del LiDAR 2D e ruolo complementare dei sensori a ultrasuoni
Sebbene il LiDAR funzioni in modo eccellente nell'evitamento degli ostacoli, ha anche i suoi limiti, specialmente quando si ha a che fare con ostacoli tridimensionali complessi. Il LiDAR fornisce principalmente informazioni sulla distanza sul piano orizzontale, rendendolo meno efficace nel riconoscere oggetti orientati verticalmente o ostacoli di forma irregolare.
Per superare i limiti del LiDAR 2D, è possibile utilizzare una soluzione di fusione multisensore, che combina i punti di forza dei sensori a ultrasuoni e delle telecamere di profondità per ottenere una percezione ambientale più completa.
Sensori a ultrasuoni: soluzione economica e a breve distanza per evitare gli ostacoli
I sensori ultrasonici calcolano la distanza emettendo onde ultrasoniche e misurando il tempo di eco. I suoi vantaggi includono:
▪️Basso costo: i sensori a ultrasuoni sono molto più economici delle telecamere LiDAR e di profondità, il che li rende adatti ad applicazioni su larga scala.
▪️Rilevamento di oggetti trasparenti: i sensori a ultrasuoni possono rilevare oggetti trasparenti come vetro e specchi, un'operazione difficile da realizzare per la tecnologia LiDAR 2D.
▪️Risposta rapida a distanza ravvicinata: i sensori a ultrasuoni offrono un'elevata precisione di rilevamento su brevi distanze (in genere da pochi centimetri a diversi metri), rendendoli ideali per consentire ai robot di evitare rapidamente gli ostacoli quando si trovano in prossimità di essi.
Telecamere di profondità: la scelta ideale per la percezione ambientale 3D
Le telecamere di profondità utilizzano la tecnologia a infrarossi o a luce strutturata per catturare direttamente le informazioni tridimensionali dell'ambiente circostante. I suoi vantaggi includono:
▪️Rilevamento di ostacoli tridimensionali: le telecamere di profondità possono percepire gli ostacoli sia orizzontalmente che verticalmente, rendendole adatte alla gestione di ambienti tridimensionali complessi.
▪️ Elusione degli ostacoli ad alta precisione: i dati 3D forniti dalle telecamere di profondità aiutano i robot a pianificare percorsi di evitamento più precisi, soprattutto in spazi stretti o complessi.
▪️Versatilità: oltre a evitare gli ostacoli, le telecamere di profondità possono essere utilizzate anche per il riconoscimento di oggetti, l'interazione gestuale e altre funzioni avanzate.
Tuttavia, le telecamere di profondità sono costose e sensibili alle condizioni di illuminazione (ad esempio, le prestazioni possono diminuire in condizioni di luce intensa o di oscurità). Pertanto, sono generalmente utilizzate come supplemento al LiDAR 2D piuttosto che come sostituzione.
Confronto tra LiDAR 2D e LiDAR 3D: la scelta conveniente
In molte applicazioni robotiche, sebbene il LiDAR 3D fornisca una percezione ambientale 3D più completa, il suo costo elevato e la progettazione complessa scoraggiano molte aziende dall'utilizzarlo. Al contrario, il LiDAR 2D offre più vantaggi:
▪️Efficacia in termini di costi: rispetto al LiDAR 3D, il LiDAR 2D è più conveniente, riducendo significativamente il costo complessivo del sistema. Il suo design semplificato non solo riduce i costi di produzione, ma rende anche possibili applicazioni su larga scala.
▪️Design semplificato: il LiDAR 2D in genere esegue la scansione solo sul piano orizzontale, consentendogli di acquisire rapidamente dati ambientali. Per la maggior parte delle applicazioni industriali, la scansione orizzontale è sufficiente per soddisfare le esigenze di evitamento degli ostacoli del robot. Soprattutto in ambienti senza ostacoli verticali, il LiDAR 2D fornisce un'ampia percezione ambientale.
▪️Ampie applicazioni: grazie al suo design semplificato, il LiDAR 2D può essere ampiamente utilizzato nei magazzini automatizzati, nella movimentazione robotizzata dei materiali e nella guida autonoma, il che lo rende un'opzione conveniente.
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Distanza di 20 m. Una tecnica che utilizza un raggio laser per misurare la distanza e creare mappe dettagliate di oggetti e ambienti.
Campo di rilevamento 20 m, una tecnica che utilizza un raggio laser per misurare la distanza e creare mappe dettagliate di oggetti e ambienti.
Campo di rilevamento: 350-6000 mm Materiale: placcatura in rame nichelato, raccordi in plastica Tipo di connessione: connettore M12 a 5 pin Metodo di uscita: RS485
Metodo di output: NPN/PNP+analogico+RS485 Risoluzione: 1 mm Tipo di laser: laser a semiconduttore rosso Laser di classe II 655+10nm<1m Tempo di reazione: 50-200 ms Distanza di misurazione: 0,1-50 m
