隨著移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用場(chǎng)景日趨豐富，由此對(duì)機(jī)器人的感知系統(tǒng)技術(shù)的要求也在逐漸提高。
3D視覺(jué)感知是近幾年新興起的技術(shù)，在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，越來(lái)越多的機(jī)器人即將或者正在被設(shè)計(jì)裝備3D視覺(jué)系統(tǒng)，此項(xiàng)舉措將更好地幫助機(jī)器人進(jìn)行環(huán)境感知，挖掘潛力應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更高的自由度和靈活度，且擁有更好的場(chǎng)景適應(yīng)性。
作為工業(yè)傳感器代表企業(yè)，ifm易福門3D ToF相機(jī)自2017年開(kāi)始在移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)逐漸滲透，隨后不斷深入，目前已與國(guó)內(nèi)眾多移動(dòng)機(jī)器人廠商達(dá)成合作。
產(chǎn)品：三大系列滿足多場(chǎng)景需要
ifm（易福門）是一家德國(guó)家族企業(yè)，成立于1969年，至今在超過(guò)95個(gè)國(guó)家/地區(qū)擁有8100多名員工，近20萬(wàn)家用戶。2005年在上海設(shè)立易福門電子（上海）有限公司作為中國(guó)區(qū)總部。ifm是工業(yè)自動(dòng)化傳感器、控制系統(tǒng)和整體解決方案的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品超8000多種，在傳感器領(lǐng)域里有著深厚的積累。
此外，ifm早在20年前就收購(gòu)了發(fā)明ToF芯片的企業(yè)PMD，并將其芯片大量用于工業(yè)測(cè)距傳感器，因此在機(jī)器視覺(jué)方面ifm也一直保持著市場(chǎng)領(lǐng)先地位。
據(jù)ifm中國(guó)區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理何正介紹，當(dāng)前，ifm為移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)提供的3D ToF 相機(jī)，主要針對(duì)工業(yè)場(chǎng)景，用于移動(dòng)機(jī)器人末端識(shí)別及避障，具體分為3大系列：O3D、O3X、O3M。
① O3X：O3X的探測(cè)距離在3米以內(nèi)。體積較小，性價(jià)比較高，主要用于移動(dòng)機(jī)器人補(bǔ)盲。
② O3D：O3D的探測(cè)距離相對(duì)于O3X會(huì)更長(zhǎng)，8米-10米。防護(hù)等級(jí)是IP67，部分版本的防護(hù)等級(jí)可達(dá)到IP69時(shí)，能直接泡在水里，不受影響。
③ O3M：O3M為戶外型，探測(cè)距離在10-15米。工作溫度為零下40℃~零上85℃，雨霧天氣也能夠直接在戶外工作。
何正表示，“客戶在選擇產(chǎn)品的時(shí)候，需要根據(jù)機(jī)器人的車速以及它所需要探測(cè)的區(qū)域來(lái)選擇對(duì)應(yīng)系列的3D ToF相機(jī)。如O3X探測(cè)距離較短，當(dāng)車速較快時(shí)，達(dá)不到想要的探測(cè)距離，而且抗光等級(jí)較弱，只適用于室內(nèi)使用，而戶外長(zhǎng)距離的應(yīng)用則可以選擇O3M。”
何正提到，隨著越來(lái)越多的移動(dòng)機(jī)器人開(kāi)始兼顧室內(nèi)外作業(yè)，ifm近期也將推出全新的O3R系列，在性能上會(huì)有進(jìn)一步的升級(jí)，可更好的適用于移動(dòng)機(jī)器人戶外作業(yè)的需要。
路線：深耕TOF方案
常見(jiàn)的3D視覺(jué)方案主要包括雙目、結(jié)構(gòu)光和ToF三個(gè)技術(shù)方向。
ifm基于TOF路線的 3D相機(jī)工作原理是用調(diào)制光源照亮一個(gè)場(chǎng)景，然后測(cè)量反射回來(lái)的波的相位差。由于光速是恒定的，ToF相機(jī)可以根據(jù)光線返回相機(jī)的時(shí)間來(lái)計(jì)算到場(chǎng)景中每個(gè)點(diǎn)的距離。ToF相機(jī)系統(tǒng)不是逐行掃描圖像，而是一次照亮整個(gè)場(chǎng)景，然后測(cè)量反射回圖像傳感器的光的相位差。這些原始數(shù)據(jù)可以被快速捕獲，計(jì)算出距離所需的方法也相對(duì)簡(jiǎn)單，ToF攝像機(jī)因此可以獲得極高的幀速率。
何正介紹，ToF技術(shù)路線的主要優(yōu)勢(shì)在于，首先，不同于一般視覺(jué)技術(shù)易受光線影響的特性，相比其他原理的3D相機(jī)，ToF技術(shù)本身具備很強(qiáng)的抗光繞能力，環(huán)境適應(yīng)性更好，同時(shí)對(duì)算力要求不高。其次，ToF基本上不存在盲區(qū)，“例如很多雙目相機(jī)在30cm以內(nèi)會(huì)有一個(gè)盲區(qū)，物體進(jìn)入到這個(gè)區(qū)域內(nèi)，相機(jī)識(shí)別不到，可能就會(huì)就認(rèn)為前面是安全的，但TOF相機(jī)不會(huì)存在這個(gè)問(wèn)題，因此安全性會(huì)更高。”
何正提到，由于ifm很早就高瞻遠(yuǎn)矚地收購(gòu)了發(fā)明ToF芯片的企業(yè)PMD，并將其芯片大量用于工業(yè)測(cè)距傳感器，因此，在ToF應(yīng)用方面，相較于其他同類型企業(yè)，ifm已積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。
在ToF技術(shù)方面的深厚積累使得ifm相關(guān)產(chǎn)品在穩(wěn)定性方面擁有巨大優(yōu)勢(shì)，“在工業(yè)領(lǐng)域，核心零部件的穩(wěn)定性其實(shí)是非常關(guān)鍵的因素，因此目前我們系列產(chǎn)品業(yè)主要是面向工業(yè)領(lǐng)域。應(yīng)用比較多的主要是在叉車AGV及料箱機(jī)器人的末端識(shí)別抓取及避障，國(guó)內(nèi)大部分工業(yè)移動(dòng)機(jī)器人廠商跟我們都有合作”何正表示。
未來(lái)：市場(chǎng)為指向，賦能行業(yè)
從2017開(kāi)始在中國(guó)市場(chǎng)推進(jìn)應(yīng)用，事實(shí)上，3D視覺(jué)在移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用尚在初期階段。未來(lái)，隨著機(jī)器人不斷更新迭代，對(duì)3D視覺(jué)系統(tǒng)也將有著更為嚴(yán)苛的要求，這也刺激了3D視覺(jué)系統(tǒng)升級(jí)。對(duì)此，何正做了一個(gè)形象的比喻：機(jī)器人在5年之前才裝上眼睛，后期它對(duì)眼睛的需求會(huì)越來(lái)越大。
“目前的3D視覺(jué)系統(tǒng)仍然處于起步階段，隨著機(jī)器人的迭代發(fā)展，未來(lái)我們需要根據(jù)機(jī)器人廠商的需要，去提供更適配的產(chǎn)品，如更高的分辨率，更快的幀率，更好的環(huán)境適應(yīng)性等，這些都是未來(lái)發(fā)展的方向。”
而除了技術(shù)方面需要不斷突破外，市場(chǎng)推進(jìn)方面，ifm也有自己的規(guī)劃。
何正認(rèn)為，移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)是一個(gè)朝陽(yáng)行業(yè)，尤其是當(dāng)前的中國(guó)移動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)，百花齊放，各種新應(yīng)用不斷地被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并快速落地，這對(duì)零部件廠商是機(jī)會(huì)，同時(shí)也是挑戰(zhàn)。
2022年，在移動(dòng)機(jī)器人這一領(lǐng)域，ifm希望為中國(guó)市場(chǎng)提供更好的服務(wù)，除了發(fā)布最新的產(chǎn)品外，據(jù)了解，ifm正在擴(kuò)大產(chǎn)品支持團(tuán)隊(duì)，“國(guó)內(nèi)一些技術(shù)能力強(qiáng)大的頭部企業(yè)擁有一定的開(kāi)發(fā)能力，可是仍然有很多規(guī)模小的初創(chuàng)企業(yè)，在起步階段資源有限，需要我們幫助他們更快地理解、應(yīng)用整個(gè)產(chǎn)品。所以今年的目標(biāo)也是朝著這個(gè)方向發(fā)展，希望能更好地為小規(guī)模的公司提供技術(shù)支持。”
盡管3D視覺(jué)技術(shù)還在起步發(fā)展階段，但移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)欣欣向榮，根據(jù)中國(guó)移動(dòng)機(jī)器人（AGV/AMR）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年度，中國(guó)市場(chǎng)企業(yè)整體銷售工業(yè)應(yīng)用移動(dòng)機(jī)器人(AGV/AMR）72000臺(tái)，較2020年增長(zhǎng)75.61%，市場(chǎng)銷售額達(dá)到126億元（海外銷售25億元），同比增長(zhǎng)64%。而伴隨著行業(yè)的高速發(fā)展，也將會(huì)帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃。
