近日，總部位于德國慕尼黑的高科技初創(chuàng)公司Toposens，已經(jīng)推出了其首個基于超聲波回聲定位專利技術(shù)的移動機器人商業(yè)化Toposens 3D防撞系統(tǒng)。這代表了該公司經(jīng)過七年多的研發(fā)和產(chǎn)品商業(yè)化后的一個重要里程碑。

為了滿足工業(yè)環(huán)境中對移動機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防撞的精密過濾器，在與著名的移動機器人公司的真實工業(yè)場景中進行了嚴格的商業(yè)測試，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的最高性能水平。

檢測無法檢測到的東西

隨著自動駕駛汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，移動機器人，如自動叉車、AMR和AGV，正經(jīng)歷著指數(shù)級的增長水平，人類和機器的安全被保持在制造工作的最前列。市場已經(jīng)意識到，三維防撞是必要的，因為強制性的二維安全激光雷達只能提供二維數(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。因此，它們難以很好地檢測物體，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)計到2025年，在超過5萬家正在配備移動機器人的工廠中，相關(guān)成本將達到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)，因為它只能測量簡單的距離數(shù)據(jù)（=飛行時間），而Toposens三維防撞系統(tǒng)能夠生成三維點云。

重新定義機器人的安全性

試圖找到一種方法來彌補這些缺陷，并為市場提供一流的3D防撞系統(tǒng)，Toposens在過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，以滿足可靠的移動機器人3D防撞的需求。

基于蝙蝠的回聲定位原理，Toposens Echo One通過基于聲音的三角測量與復(fù)雜的噪音過濾軟件相結(jié)合，彌補了光學(xué)傳感器的缺點。這反過來又為在完全可調(diào)的警告和停止區(qū)域內(nèi)檢測到的每個障礙物實時提供了強大的三維數(shù)據(jù)輸出。更重要的是，這些區(qū)域可以被設(shè)置為動態(tài)跟蹤移動機器人的左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，并根據(jù)車輛的速度進行調(diào)整。

傳感器將獲得的數(shù)據(jù)（由三個麥克風感知的回聲反射）以三維點云格式發(fā)送到Toposens處理單元，該處理單元配備了易于配置的先進三維防撞軟件。

在那里，根據(jù)檢測到的三維區(qū)域違規(guī)行為，Toposens處理單元向移動機器人的CPU觸發(fā) "減速 "或 "停止 "命令。當沒有檢測到區(qū)域違規(guī)時，移動機器人繼續(xù)行駛。

蝙蝠視覺與壞視覺

"無論環(huán)境條件如何，能夠可靠地、實時地檢測多種難以檢測的障礙物，使我們能夠為客戶提供下一級的機器人安全。"Toposens的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Tobias Bahnemann說："我們的技術(shù)解決了光學(xué)傳感器的缺點，如LiDAR，在不利的照明條件下或透明或鏡像的物體表面，可能無法檢測到地板上的物體，如叉車叉子。以三維方式接收數(shù)據(jù)輸出，即以x、y和z坐標接收數(shù)據(jù)，保證了最可靠的三維防撞水平?！?/p>

"在生產(chǎn)之前，我們已經(jīng)與知名公司在試點項目和實際的現(xiàn)實生活設(shè)置中共同開發(fā)和測試了我們的Toposens Echo One近兩年。這使我們處于一個位置，我們現(xiàn)在可以為我們的客戶提供一個最先進的、下一級別的機器人安全系統(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，都會大大限制任何移動機器人系統(tǒng)的投資回報率。這突出了移動機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)在能夠進入批量生產(chǎn)階段?！?/p>

Toposens 成立于 2015 年，總部位于德國慕尼黑。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)一種使用電動機在水中獨立移動的機器魚玩具。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實現(xiàn)定向。因為找不到，他為自己的高級超聲波傳感器創(chuàng)建了算法。

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

世界上第一個也是唯一一個用于高級 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 防護等級，可在 20 cm 至 3 m 的超短工作范圍內(nèi)進行 3D 物體檢測。它在超短距離內(nèi)提供高達 180° 的寬視場，在 3 m 處提供高達 110° 的寬視場。ECHO ONE DK 還附帶了 Toposens 傳感器庫 (C++)、ROS 實現(xiàn)包和跨平臺的 Toposens 3D Visualizer。

許多不同的傳感器和傳感解決方案可供機器人和自主系統(tǒng)的開發(fā)人員用于感知、物體檢測和避免碰撞等操作。示例包括激光雷達、雷達、相機和超聲波傳感器。每個傳感器類（和子類）都有自己的優(yōu)勢、劣勢和適用范圍。超聲波傳感器使用脈沖、高頻聲波和飛行時間測量來確定到物體的距離，與其他傳感系統(tǒng)相比，它們的優(yōu)勢在于它們可以檢測物體，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和回避。然而，1D 超聲波傳感器的視野有限，無法檢測 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（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機器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對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機器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉 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機器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對于安全和高效的操作是必要的?！ぁたɡ?/p>