ロボットの「障害物回避」問題をどう解決するか?2D LiDAR とマルチセンサー融合ソリューション

ロボットの「障害物回避」問題をどう解決するか?2D LiDAR とマルチセンサー融合ソリューション

概要

2D LiDAR は、ロボットの障害物回避のコア センサーとして、障害物検出のための正確なデータを提供すると同時に、SLAM も可能にします。

ロボットの「障害物回避」問題をどう解決するか?2D LiDAR とマルチセンサー融合ソリューション
ロボットの「障害物回避」問題をどう解決するか?2D LiDAR とマルチセンサー融合ソリューション
ロボットのナビゲーションと自律移動の分野では、障害物回避が中心的な課題です。家庭用ロボット掃除機、産業用AGV(無人搬送車)、サービスロボットなど、障害物を回避する能力は、ロボットの知能レベルと実用性を直接決定します。近年、2D LiDAR(2Dレーザーレーダー)は、正確な距離測定と効率的な環境スキャン機能により、ロボットの障害物回避のための主流のセンサーの1つになっています。
2D LiDAR: ロボットの障害物回避のためのコアセンサー
2D LiDARはレーザービームを照射し、反射時間を測定することで物体とロボット間の距離を計算します。次のような利点があります。

▪️高精度測定: 2D LiDAR はセンチメートルレベルの距離測定精度を提供できるため、平坦な環境でのほとんどの障害物回避ニーズに適しています。
▪️高速環境スキャン: 高いスキャン頻度により、2D LiDAR はリアルタイムの環境マップを生成し、ロボットが近くの障害物を素早く認識できるようにします。
▪️強力な適応性: 2D LiDAR は屋内と屋外の両方の環境で安定して動作し、照明条件の影響を受けません。
障害物回避のための 2D LiDAR
推奨2D LiDAR LD-20Dシリーズ
▪️20mのスキャン範囲 + 270°の角度
▪️自動学習、実際のシーンから学習し、プロファイルを監視します
▪️独立して設定された監視ゾーンによるマルチエリア監視
▪️一時停止機能、生産ラインの移動戦略に合わせてシャットダウンと再起動の機能を内蔵し、生産ニーズを考慮します。
▪️外部デバイスドライバーはDC 30V 50mAの駆動電力を供給します
▪️16 のゾーン グループ設定により、構成と読み込みが高速化されます
2D LiDAR の限界と超音波センサーの補完的役割
LiDAR は障害物回避に優れた性能を発揮しますが、特に複雑な 3 次元障害物を扱う場合には限界もあります。LiDAR は主に水平面上の距離情報を提供するため、垂直方向の物体や不規則な形状の障害物を認識するのにはあまり効果的ではありません。

2D LiDAR の限界を克服するために、超音波センサーと深度カメラの長所を組み合わせたマルチセンサー融合ソリューションを使用して、より包括的な環境認識を実現できます。
超音波センサー: 低コスト、短距離の障害物回避ソリューション
超音波センサーは、超音波を発し、エコー時間を測定して距離を計算します。その利点は次のとおりです。

▪️低コスト: 超音波センサーは LiDAR や深度カメラよりもはるかに安価なので、大規模なアプリケーションに適しています。

▪️透明物体の検出: 超音波センサーは、2D LiDAR では実現が難しいガラスや鏡などの透明物体を検出できます。

▪️近距離での素早い応答: 超音波センサーは、短距離 (通常、数センチメートルから数メートル) で高い検出精度を提供するため、障害物に近づいたときにロボットが素早く障害物を回避するのに最適です。
超音波センサー
深度カメラ: 3D 環境認識に最適な選択肢
深度カメラは、赤外線または構造化光技術を使用して、周囲の環境の 3 次元情報を直接キャプチャします。その利点は次のとおりです。

▪️3次元障害物の検出: 深度カメラは水平方向と垂直方向の両方で障害物を認識できるため、複雑な3次元環境の処理に適しています。
▪️高精度の障害物回避: 深度カメラによって提供される 3D データは、特に狭い空間や複雑な空間で、ロボットがより正確な回避経路を計画するのに役立ちます。
▪️汎用性: 障害物回避に加えて、深度カメラは物体認識、ジェスチャー操作、その他の高度な機能にも使用できます。

ただし、深度カメラは高価であり、照明条件に敏感です (例: 強い光や暗闇ではパフォーマンスが低下する可能性があります)。そのため、通常は 2D LiDAR の代替ではなく、補足として使用されます。
2D LiDAR と 3D LiDAR の比較: コスト効率の良い選択
多くのロボットアプリケーションでは、3D LiDAR はより包括的な 3D 環境認識を提供しますが、コストが高く設計が複雑なため、多くの企業が使用をためらっています。対照的に、2D LiDAR にはより多くの利点があります。

▪️コスト効率: 3D LiDAR と比較して、2D LiDAR はより手頃な価格で、システム全体のコストを大幅に削減します。簡素化された設計により、製造コストが削減されるだけでなく、大規模なアプリケーションも可能になります。

▪️簡素化された設計: 2D LiDAR は通常、水平面のみをスキャンするため、環境データを迅速に取得できます。ほとんどの産業用アプリケーションでは、ロボットの障害物回避のニーズを満たすには水平スキャンで十分です。特に垂直障害物のない環境では、2D LiDAR は十分な環境認識を提供します。

▪️幅広い用途: 2D LiDAR は、シンプルな設計により、自動倉庫、ロボットによる資材搬送、自律走行などで幅広く使用でき、コスト効率の高いオプションとなります。
関連センサー
20m障害物回避|レーザー走査レーダー|DADISICK
20 メートルの距離、レーザー ビームを使用して距離を測定し、物体と環境の詳細なマップを作成する技術。
20m航行安全|レーザースキャンレーダー|DADISICK
検知範囲 20m、レーザービームを使用して距離を測定し、物体と環境の詳細な地図を作成する技術。
CSB30-6000-J70-R4-V15 | 超音波水位センサー | DADISICK
検出範囲: 350-6000 mm 材質: 銅ニッケルメッキ、プラスチック継手 接続タイプ: 5ピンM12コネクタ 出力方法: RS485
レーザー距離測定|レーザー測距センサ|DADISICK
出力方式: NPN/PNP+アナログ+RS485 解像度: 1mm レーザータイプ: 赤色半導体レーザー クラスIIレーザー 655+10nm<1m 反応時間: 50-200ms 測定距離: 0.1-50m