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移动机器人平台常用传感器简介

激光雷达、毫米波雷达、相机、IMU、激光雷达、超声雷达和相机用于测量外部环境,IMU、编码器测量AGV自身位姿。下面分别描述它们的原理、适用场景及缺陷。

  1. 根据机械结构,激光雷达可分为机械雷达和固态雷达。机械激光雷达通过机械旋转机构调整激光发射角度,产品相对成熟。固体雷达可分为OPA、MEMS、Flash内部无旋转部件,体积小于机械雷达。激光雷达具有定位精度高、探测距离长、成本高、分辨率低等优点。激光雷达导航研究起步较早,是目前最广泛、最稳定的导航方式。
  2. 常见的相机传感器包括深度相机和普通单目相机。深度相机包括TOF、实现结构光和双眼三种方法。TOF深度信息通过计算光反射的相位差/时差来确定,结构光通过投射光斑的变形来推测深度,双眼通过三角测量来计算深度。结构光相机易受光照影响,在室外几乎不可用。与结构光相机相比,TOF相机探测距离长,但精度低。双目相机易受光线和纹理的影响,近距离成像精度高于TOF但低于结构光相机。普通单目相机无法直接获得图像深度,因此需要额外处理单目相机来估计运动或恢复环境,以消除尺度不确定性。
  3. 电磁波通常称为毫米波,波长为1~10mm,位于微波与远红外波重叠的波长范围内。毫米波雷达具有带宽大、波束窄的特点,可提供亚毫米的距离精度,也可穿透塑料、墙板、衣服等特定材料。与激光雷达相比,毫米波雷达受天气影响较小,具有全天候特性。
  4. 惯性测量单元(IMU)一般包括三轴加速度计和三轴陀螺仪,有的还集成了三轴磁力计。垂直轴上安装加速度计和陀螺仪。加速度即可以测量特定方向上的线性加速度,通过积分可以得到速度和距离增量。陀螺仪测量了俯仰(x轴)、横滚(y轴)和偏航(z轴)的角速可以确定对象在3D空间的方向。磁力计用于测量磁场,通过测量传感器空间点的空气磁通密度,可以确定绝对航向。IMU缺点是偏航角会慢慢积累误差。由于重力向量参考,俯仰角和横滚角在低运动时不会长时间积累误差。
  5. 编码器主要根据采样周期中光电编码器脉冲的变化计算车轮相对于地面的角位移。如果你知道车轮的周长,你可以计算机器人的运动距离。编码器在长距离运动中也存在积累误差,这是相对定位方法的常见缺陷。

标签: 1000td位移传感器

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