ToF 傳感器在機器人應用中的作用

ToF 傳感器有利于不同的機器人應用，包括：

●智能避障

●導航和路徑規(guī)劃

●3D 繪圖和定位 (SLAM)

●墻跟隨

●手和手指手勢識別

●物體或人跟蹤

●物體揀選

●懸崖檢測

每個應用都有其自身的復雜性和特定的重點，而 ToF 傳感器可以很好地涵蓋它們。

智能避障

智能避障應用的示例包括吸塵器、運輸/物流機器人、自主移動機器人 (AMR)、機器人叉車和倉庫系統(tǒng)。通過使用 ToF 傳感器，機器人可以精確檢測到周圍物體的距離。與其他技術不同，ToF 傳感器不需要特定的訓練來檢測特定障礙物，并且可以輕松地從 3D ToF 圖像中提取物體邊界。此外，配備寬視場攝像頭的 ToF 系統(tǒng)甚至可以檢測很小的障礙物。

使用 ToF 傳感器進行障礙物分割。圖片來源：英飛凌

機器人/無人機的定位和地圖繪制 (SLAM)

ToF 傳感器用于無人機或基于機器人的 3D 測繪解決方案，由于其高幀速率，可提供精確的遠程深度信息和高分辨率 3D 地圖。這樣可以生成 3D 點云，其中每個點代表對象表面上的一個獨特點，具有自己的笛卡爾坐標集。SLAM 算法使用點云來生成機器人環(huán)境的精確地圖并定位機器人的位置。機器人本身在這張地圖上。

人機交互機器人

基于 ToF 數據生成的深度和幅度圖像可用于機器人了解人類的存在、識別人員并確定其位置。根據其應用，機器人可以識別入侵者或使用 3D 點云數據來理解和響應人類手勢，甚至檢測人手指的微妙運動。此外，在高級應用中，機器人可以根據生物識別技術識別家庭成員。

其他應用

ToF 測量提供的深度信息提高了機器人操縱、拾取和運送物體的成功率。ToF 傳感器提供比傳統(tǒng)傳感器更可靠的數據，從而還改進了機器人的所謂懸崖檢測，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合作伙伴公司pmdtechnologies合作開發(fā)。這些傳感器使用紅外光進行基于 ToF 的深度傳感，并通過 SBI 和微透鏡為每個像素提供復雜的 ToF 像素，以獲得更好的靈敏度。這些傳感器允許通過 MIPI CSI-2 進行快速讀出。此外，功耗低，可延長電池驅動設備的運行時間。

REAL3 傳感器可提供高達 VGA 分辨率的高圖像質量和高達 10 m 的增強感應范圍，從而可以實時構建 3D 地圖。該傳感器采用SBI（背景光抑制）技術來增強環(huán)境光魯棒性，即使在明亮的陽光條件下也能工作。因此，這些功能和參數配置使REAL3能夠快速適應新的操作環(huán)境。

REAL3? 3D 圖像傳感器的工作原理和使用。圖片來源：英飛凌

英飛凌 ToF 傳感器產品組合旨在滿足不同市場的需求。REAL3 傳感器系列現已上市，適用于消費類和汽車應用，并具有 ASIL B/ISO26262 資格。每個 REAL3 型號都有針對不同應用進行優(yōu)化的不同分辨率，涵蓋多種消費、汽車和工業(yè)應用的要求。為了讓您更輕松地快速啟動項目，英飛凌在全球范圍內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計、研究和批量生產的開發(fā)套件，采用英飛凌最新的 ToF 圖像傳感器，可實現精確的深度傳感。Flexx2可以通過USB 3.0連接到Linux或Windows操作系統(tǒng)。從工業(yè)角度來看，O3R 平臺是為工業(yè)環(huán)境開發(fā)機器人解決方案（例如自動駕駛汽車）的起點。它可支持多達 6 個 3D ToF 相機，并具有用于其他傳感器的千兆以太網、USB 3.0 和 CAN 連接。

結論

精確檢測周圍環(huán)境和安全執(zhí)行任務是機器人需要開發(fā)的關鍵能力。使用 ToF 測量的傳感器是此類應用的非常有效的解決方案。

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