當掃地機器人要在陌生環(huán)境中實現(xiàn)自主移動時

它主要面臨三個問題：

第一個是定位問題，在一個環(huán)境中，掃地機器人需要知道自身的位置。

第二個是地圖構建問題，機器人在一個陌生環(huán)境中移動，需要進行地圖的構建，認識周邊環(huán)境。

第三個是路徑規(guī)劃問題，根據(jù)已有的地圖和已知的自身位置，實現(xiàn)自主移動。

激光雷達是掃地機器人感知外部環(huán)境的眼睛，掃地機器人通過激光雷達獲取環(huán)境點云數(shù)據(jù)，從而繪制環(huán)境地圖，為室內(nèi)定位和路徑導航奠定基礎。

隨著傳感器技術的發(fā)展，激光雷達技術也達到全新的水平，從原理上看目前主流的有飛行時間測距(TOF)和三角測距兩種。

何為飛行時間測距(TOF)?

簡單來說，就是計算光的“飛行時間”。

由激光器發(fā)射一個激光脈沖，通過計時器記錄下光的出射和回返的時間，兩個時間相減即可得到光的“飛行時間”，而光速是固定的，根據(jù)已知速度和時間就可以計算出距離。

何為三角測距?

三角測距采用激光器發(fā)射激光，在照射到物體之后，反射光會由線性CCD接收，因為激光器和探測器間隔了一段距離，所以根據(jù)光學路徑，不同距離的物體將會在CCD上成像在不同的位置，按照三角公式進行計算，就可以推導出被測物體的距離。

從原理上來說，三角測距的目標物體距離越遠，在CCD上的位置差別就越小，以致于在超過某個距離后，CCD幾乎無法分辨，而TOF激光雷達采用脈沖激光采樣，并且還能嚴格控制視場以減少環(huán)境光的影響，可以測量的距離更遠。

激光雷達的采樣率決定了每一幀圖像的點云數(shù)目以及點云的角分辨率，點云數(shù)越多，角分辨率越高，則圖像對周圍環(huán)境的描繪就越細致。

三角測距激光雷達在測量距離比較遠的時候，精度迅速下降，一般只能在短距離范圍內(nèi)使用.而TOF激光雷達是依賴飛行時間，時間測量精度并不隨著長度增加有明顯變化，因此大多數(shù)TOF激光雷達在幾十米的測量范圍內(nèi)都能保持超高精度。

在長途運輸過程中，存儲溫度和振動對雷達可靠性的影響不容忽視。特別是出口海運，集裝箱里溫度往往會超過70℃。相比TOF激光雷達，三角測距激光雷達更容易受溫度和振動的影響，精度出現(xiàn)不良的概率比TOF激光雷達要高很多。

TOF激光雷達雖然已經(jīng)成為掃地機器人中的“王牌”，但在實際應用時還是會遇到一些挑戰(zhàn)，并且相比三角測距法，TOF要攻克的難關要難得多。

審核編輯 黃昊宇