激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。從工作原理上講，與微波雷達(dá)沒有根本的區(qū)別：向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)(激光束)，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(hào)(目標(biāo)回波)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后，就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而對(duì)飛機(jī)、導(dǎo)彈等目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。

       根據(jù)掃描機(jī)構(gòu)的不同，激光測(cè)距雷達(dá)有2D和3D兩種。它們大部分都是靠一個(gè)旋轉(zhuǎn)的反射鏡將激光發(fā)射出去并通過測(cè)量發(fā)射光和從物體表面反射光之間的時(shí)間差來測(cè)距。3D激光測(cè)距雷達(dá)的反射鏡還附加一定范圍內(nèi)俯仰以達(dá)到面掃描的效果。它們都是直接測(cè)距方法。同3D激光測(cè)距雷達(dá)相比，2D激光測(cè)距雷達(dá)只在一個(gè)平面上掃描，結(jié)構(gòu)簡單，測(cè)距速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。目前2D激光測(cè)距雷達(dá)主要在室內(nèi)的移動(dòng)機(jī)器人上應(yīng)用較多，因?yàn)樵谑覂?nèi)的結(jié)構(gòu)化環(huán)境下，地面平坦，所有障礙物又都垂直于地面，因此機(jī)器人只要能在平行于地面的平面上獲取環(huán)境信息便己經(jīng)足夠?qū)Ш降男枰?。很多室?nèi)移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用，如環(huán)境的地圖生成，機(jī)器人的自定位，避障等等的研究都是基于2D激光測(cè)距雷達(dá)的。但是，將2D激光測(cè)距雷達(dá)用于越野環(huán)境下的障礙物檢測(cè)有相當(dāng)?shù)碾y度。由于越野地形復(fù)雜，高低不平，由此會(huì)引起車體行駛時(shí)的劇烈顛簸。而2D激光測(cè)距雷達(dá)只能是單線掃描，因此不可避免的會(huì)引起比較嚴(yán)重的障礙物的漏檢和虛報(bào)現(xiàn)象。

       環(huán)境感知是移動(dòng)機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。機(jī)器人周圍的環(huán)境信息可以用來導(dǎo)航、避障和執(zhí)行特定的任務(wù)。獲取這些信息的傳感器既需要足夠大的視場(chǎng)來覆蓋整個(gè)工作區(qū)，又需要較高的采集速率以保證在運(yùn)動(dòng)的環(huán)境中能夠提供實(shí)時(shí)的信息。

       近年來，激光雷達(dá)在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中的應(yīng)用日益增多。這主要是由于基于激光的距離測(cè)量技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，特別是其具有較高的精度。通過二維或三維地掃描激光束或光平面，激光雷達(dá)能夠以較高的頻率提供大量的、準(zhǔn)確的距離信息。激光雷達(dá)與其它距離傳感器相比，能夠同時(shí)考慮精度要求和速度要求，這一點(diǎn)特別適用于移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域。此外，激光雷達(dá)不僅可以在有環(huán)境光的情況下工作，也可以在黑暗中工作，而且在黑暗中測(cè)量效果更好。

       根據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，工業(yè)機(jī)器人2013年全球銷售量約17.9萬臺(tái)，需求達(dá)到了歷史最高點(diǎn)，同比增長12%；其中，在中國銷售量約3.7萬臺(tái)，銷售量全球排名第一，同比增長60%。中國成為最大的機(jī)器人消費(fèi)國。據(jù)Allied市場(chǎng)研究公司最新報(bào)告，全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)從2013年到2020年期間將以5.4%的復(fù)合年增長率發(fā)展，到2020年其銷售額將達(dá)到411.7億美元。

       近來，機(jī)器人技術(shù)的研究和應(yīng)用已從工業(yè)領(lǐng)域快速擴(kuò)展到航空航天、國防軍事、國家安全、醫(yī)療康復(fù)、社會(huì)服務(wù)等其他領(lǐng)域。

       2013年，麥肯錫全球研究所發(fā)布的《引領(lǐng)全球經(jīng)濟(jì)變革的顛覆性技術(shù)》報(bào)告中，將先進(jìn)機(jī)器人列入物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)、下一代基因技術(shù)、3D打印、新材料、可再生能源等12項(xiàng)顛覆性技術(shù)中的第5項(xiàng)。預(yù)計(jì)到2025年，機(jī)器人每年將為全球帶來1.7至4.5萬億美元的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。

       作為衡量一個(gè)國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來越受到世界各國的高度關(guān)注，主要經(jīng)濟(jì)體紛紛將發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略，并以此作為保持和重獲制造業(yè)競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)的重要手段。

       視覺系統(tǒng)作為機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成單元，其扮演著“眼睛”的作用。激光雷達(dá)技術(shù)以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在機(jī)器人視覺系統(tǒng)中運(yùn)用越來越普遍。

       作為未來全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)，我國智能機(jī)器人行業(yè)已經(jīng)步入黃金發(fā)展期，備受市場(chǎng)關(guān)注。工業(yè)機(jī)器人2013年全球銷售量約17.9萬臺(tái)，需求達(dá)到了歷史最高點(diǎn)，同比增長12%；其中，在中國銷售量約3.7萬臺(tái)，銷售量全球排名第一，同比增長60%。中國成為最大的機(jī)器人消費(fèi)國。目前，主要經(jīng)濟(jì)體紛紛將發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上升為國家戰(zhàn)略，并以此作為保持和重獲制造業(yè)競(jìng)爭優(yōu)勢(shì)的重要手段。隨著我國智能機(jī)器人行業(yè)高速增長，政府推出的產(chǎn)業(yè)政策、扶持資金也在同步增加。而激光雷達(dá)、激光視覺系統(tǒng)也將搭乘“機(jī)器人東風(fēng)”得到更進(jìn)一步發(fā)展！

關(guān)鍵詞： 激光雷達(dá)

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