近日，總部位于德國(guó)慕尼黑的高科技初創(chuàng)公司Toposens，已經(jīng)推出了其首個(gè)基于超聲波回聲定位專利技術(shù)的移動(dòng)機(jī)器人商業(yè)化Toposens 3D防撞系統(tǒng)。這代表了該公司經(jīng)過(guò)七年多的研發(fā)和產(chǎn)品商業(yè)化后的一個(gè)重要里程碑。

為了滿足工業(yè)環(huán)境中對(duì)移動(dòng)機(jī)器人更高的安全性的需求，Toposens 3D超聲波回聲定位傳感器Echo One和Toposens處理單元配備了用于3D防撞的精密過(guò)濾器，在與著名的移動(dòng)機(jī)器人公司的真實(shí)工業(yè)場(chǎng)景中進(jìn)行了嚴(yán)格的商業(yè)測(cè)試，現(xiàn)在已經(jīng)上市。這種與領(lǐng)先的技術(shù)公司一起 "共同開發(fā) "高科技產(chǎn)品的做法，確保了在開始批量部署時(shí)的最高性能水平。

檢測(cè)無(wú)法檢測(cè)到的東西

隨著自動(dòng)駕駛汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人，如自動(dòng)叉車、AMR和AGV，正經(jīng)歷著指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)水平，人類和機(jī)器的安全被保持在制造工作的最前列。市場(chǎng)已經(jīng)意識(shí)到，三維防撞是必要的，因?yàn)閺?qiáng)制性的二維安全激光雷達(dá)只能提供二維數(shù)據(jù)輸出，不符合最高的安全需求。

由于其物理特性，其他三維傳感器系統(tǒng)，如LiDAR或攝像頭，在其感知能力方面有局限性，例如，當(dāng)其環(huán)境中的光學(xué)條件不利或像叉車叉子這樣的物體靠近地面時(shí)。因此，它們難以很好地檢測(cè)物體，使它們成為不可靠和不充分的避免碰撞的解決方案。事實(shí)上，2022年工業(yè)事故的主要原因已被確定為視覺受阻，預(yù)計(jì)到2025年，在超過(guò)5萬(wàn)家正在配備移動(dòng)機(jī)器人的工廠中，相關(guān)成本將達(dá)到25億美元以上。另外，傳統(tǒng)的一維超聲波傳感器不能提供可靠的三維防撞所需的數(shù)據(jù)，因?yàn)樗荒軠y(cè)量簡(jiǎn)單的距離數(shù)據(jù)（=飛行時(shí)間），而Toposens三維防撞系統(tǒng)能夠生成三維點(diǎn)云。

重新定義機(jī)器人的安全性

試圖找到一種方法來(lái)彌補(bǔ)這些缺陷，并為市場(chǎng)提供一流的3D防撞系統(tǒng)，Toposens在過(guò)去幾年中一直致力于開發(fā)其3D超聲波回聲定位傳感器的商業(yè)版本，以滿足可靠的移動(dòng)機(jī)器人3D防撞的需求。

基于蝙蝠的回聲定位原理，Toposens Echo One通過(guò)基于聲音的三角測(cè)量與復(fù)雜的噪音過(guò)濾軟件相結(jié)合，彌補(bǔ)了光學(xué)傳感器的缺點(diǎn)。這反過(guò)來(lái)又為在完全可調(diào)的警告和停止區(qū)域內(nèi)檢測(cè)到的每個(gè)障礙物實(shí)時(shí)提供了強(qiáng)大的三維數(shù)據(jù)輸出。更重要的是，這些區(qū)域可以被設(shè)置為動(dòng)態(tài)跟蹤移動(dòng)機(jī)器人的左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，并根據(jù)車輛的速度進(jìn)行調(diào)整。

傳感器將獲得的數(shù)據(jù)（由三個(gè)麥克風(fēng)感知的回聲反射）以三維點(diǎn)云格式發(fā)送到Toposens處理單元，該處理單元配備了易于配置的先進(jìn)三維防撞軟件。

在那里，根據(jù)檢測(cè)到的三維區(qū)域違規(guī)行為，Toposens處理單元向移動(dòng)機(jī)器人的CPU觸發(fā) "減速 "或 "停止 "命令。當(dāng)沒有檢測(cè)到區(qū)域違規(guī)時(shí)，移動(dòng)機(jī)器人繼續(xù)行駛。

蝙蝠視覺與壞視覺

"無(wú)論環(huán)境條件如何，能夠可靠地、實(shí)時(shí)地檢測(cè)多種難以檢測(cè)的障礙物，使我們能夠?yàn)榭蛻籼峁┫乱患?jí)的機(jī)器人安全。"Toposens的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Tobias Bahnemann說(shuō)："我們的技術(shù)解決了光學(xué)傳感器的缺點(diǎn)，如LiDAR，在不利的照明條件下或透明或鏡像的物體表面，可能無(wú)法檢測(cè)到地板上的物體，如叉車叉子。以三維方式接收數(shù)據(jù)輸出，即以x、y和z坐標(biāo)接收數(shù)據(jù)，保證了最可靠的三維防撞水平。“

"在生產(chǎn)之前，我們已經(jīng)與知名公司在試點(diǎn)項(xiàng)目和實(shí)際的現(xiàn)實(shí)生活設(shè)置中共同開發(fā)和測(cè)試了我們的Toposens Echo One近兩年。這使我們處于一個(gè)位置，我們現(xiàn)在可以為我們的客戶提供一個(gè)最先進(jìn)的、下一級(jí)別的機(jī)器人安全系統(tǒng)。由于現(xiàn)有的傳感器解決方案中缺少3D防撞功能，由于未被發(fā)現(xiàn)的障礙物而導(dǎo)致的貨物損壞，甚至是昂貴的生產(chǎn)停止，都會(huì)大大限制任何移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的投資回報(bào)率。這突出了移動(dòng)機(jī)器人使用一種不同的視覺技術(shù) "看到 "他們的環(huán)境的必要性--我們稱之為 "BAT VISION"，并且很高興現(xiàn)在能夠進(jìn)入批量生產(chǎn)階段?！?/p>

Toposens 成立于 2015 年，總部位于德國(guó)慕尼黑。該公司的故事始于創(chuàng)始人亞歷山大·魯多伊 (Alexander Rudoy) 試圖開發(fā)一種使用電動(dòng)機(jī)在水中獨(dú)立移動(dòng)的機(jī)器魚玩具。為了避免與真魚發(fā)生碰撞，亞歷山大需要合適的傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)定向。因?yàn)檎也坏?，他為自己的高?jí)超聲波傳感器創(chuàng)建了算法。

從那時(shí)起，Toposens 就建立并開發(fā)了第一個(gè)用于三維空間物體定位的超聲波傳感器。

世界上第一個(gè)也是唯一一個(gè)用于高級(jí) 3D 防撞的 3D 超聲波傳感技術(shù)的制造商，該技術(shù)基于回聲定位的仿生原理，并且在機(jī)器人和汽車行業(yè)的各種應(yīng)用中可集成和改裝。

2021 年 10 月，總部位于德國(guó)慕尼黑的 Toposens GmbH 發(fā)布了 ECHO ONE DK，這是一款用于 3D 避碰的低功耗超聲波回聲定位傳感器和開發(fā)套件。ECHO ONE DK 具有 IP67 防護(hù)等級(jí)，可在 20 cm 至 3 m 的超短工作范圍內(nèi)進(jìn)行 3D 物體檢測(cè)。它在超短距離內(nèi)提供高達(dá) 180° 的寬視場(chǎng)，在 3 m 處提供高達(dá) 110° 的寬視場(chǎng)。ECHO ONE DK 還附帶了 Toposens 傳感器庫(kù) (C++)、ROS 實(shí)現(xiàn)包和跨平臺(tái)的 Toposens 3D Visualizer。

許多不同的傳感器和傳感解決方案可供機(jī)器人和自主系統(tǒng)的開發(fā)人員用于感知、物體檢測(cè)和避免碰撞等操作。示例包括激光雷達(dá)、雷達(dá)、相機(jī)和超聲波傳感器。每個(gè)傳感器類（和子類）都有自己的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)和適用范圍。超聲波傳感器使用脈沖、高頻聲波和飛行時(shí)間測(cè)量來(lái)確定到物體的距離，與其他傳感系統(tǒng)相比，它們的優(yōu)勢(shì)在于它們可以檢測(cè)物體，而不管其表面的構(gòu)成和具有挑戰(zhàn)性的條件。天氣、反射等）。因此，傳統(tǒng)的一維超聲波傳感器具有許多特性，使其適用于近距離物體檢測(cè)和回避。然而，1D 超聲波傳感器的視野有限，無(wú)法檢測(cè) 3D 空間中的物體。Toposens 的 ECHO ONE DK 解決方案提供了傳統(tǒng) 1D 超聲波傳感器的優(yōu)勢(shì)（魯棒性、可靠性、耐光性等），但提供了更大的傳感覆蓋范圍，為 3D 感知提供了豐富可靠的數(shù)據(jù)。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機(jī)器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對(duì)于安全和高效的操作是必要的?！ぁたɡ?nbsp;為 3D 感知提供豐富可靠的數(shù)據(jù)。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機(jī)器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對(duì)于安全和高效的操作是必要的?！ぁたɡ?nbsp;為 3D 感知提供豐富可靠的數(shù)據(jù)。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機(jī)器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對(duì)于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉