隨著移動機器人行業(yè)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用場景日趨豐富，由此對機器人的感知系統(tǒng)技術(shù)的要求也在逐漸提高。
3D視覺感知是近幾年新興起的技術(shù)，在移動機器人領(lǐng)域，越來越多的機器人即將或者正在被設(shè)計裝備3D視覺系統(tǒng)，此項舉措將更好地幫助機器人進行環(huán)境感知，挖掘潛力應(yīng)用，實現(xiàn)更高的自由度和靈活度，且擁有更好的場景適應(yīng)性。
作為工業(yè)傳感器代表企業(yè)，ifm易福門3D ToF相機自2017年開始在移動機器人行業(yè)逐漸滲透，隨后不斷深入，目前已與國內(nèi)眾多移動機器人廠商達成合作。
產(chǎn)品：三大系列滿足多場景需要
ifm（易福門）是一家德國家族企業(yè)，成立于1969年，至今在超過95個國家/地區(qū)擁有8100多名員工，近20萬家用戶。2005年在上海設(shè)立易福門電子（上海）有限公司作為中國區(qū)總部。ifm是工業(yè)自動化傳感器、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)測距傳感器，因此在機器視覺方面ifm也一直保持著市場領(lǐng)先地位。
據(jù)ifm中國區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理何正介紹，當(dāng)前，ifm為移動機器人行業(yè)提供的3D ToF 相機，主要針對工業(yè)場景，用于移動機器人末端識別及避障，具體分為3大系列：O3D、O3X、O3M。
① O3X：O3X的探測距離在3米以內(nèi)。體積較小，性價比較高，主要用于移動機器人補盲。
② O3D：O3D的探測距離相對于O3X會更長，8米-10米。防護等級是IP67，部分版本的防護等級可達到IP69時，能直接泡在水里，不受影響。
③ O3M：O3M為戶外型，探測距離在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)品的時候，需要根據(jù)機器人的車速以及它所需要探測的區(qū)域來選擇對應(yīng)系列的3D ToF相機。如O3X探測距離較短，當(dāng)車速較快時，達不到想要的探測距離，而且抗光等級較弱，只適用于室內(nèi)使用，而戶外長距離的應(yīng)用則可以選擇O3M。”
何正提到，隨著越來越多的移動機器人開始兼顧室內(nèi)外作業(yè)，ifm近期也將推出全新的O3R系列，在性能上會有進一步的升級，可更好的適用于移動機器人戶外作業(yè)的需要。
路線：深耕TOF方案
常見的3D視覺方案主要包括雙目、結(jié)構(gòu)光和ToF三個技術(shù)方向。
ifm基于TOF路線的 3D相機工作原理是用調(diào)制光源照亮一個場景，然后測量反射回來的波的相位差。由于光速是恒定的，ToF相機可以根據(jù)光線返回相機的時間來計算到場景中每個點的距離。ToF相機系統(tǒng)不是逐行掃描圖像，而是一次照亮整個場景，然后測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，計算出距離所需的方法也相對簡單，ToF攝像機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)勢在于，首先，不同于一般視覺技術(shù)易受光線影響的特性，相比其他原理的3D相機，ToF技術(shù)本身具備很強的抗光繞能力，環(huán)境適應(yīng)性更好，同時對算力要求不高。其次，ToF基本上不存在盲區(qū)，“例如很多雙目相機在30cm以內(nèi)會有一個盲區(qū)，物體進入到這個區(qū)域內(nèi)，相機識別不到，可能就會就認為前面是安全的，但TOF相機不會存在這個問題，因此安全性會更高。”
何正提到，由于ifm很早就高瞻遠矚地收購了發(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。
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，“在工業(yè)領(lǐng)域，核心零部件的穩(wěn)定性其實是非常關(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及料箱機器人的末端識別抓取及避障，國內(nèi)大部分工業(yè)移動機器人廠商跟我們都有合作”何正表示。
未來：市場為指向，賦能行業(yè)
從2017開始在中國市場推進應(yīng)用，事實上，3D視覺在移動機器人領(lǐng)域的應(yīng)用尚在初期階段。未來，隨著機器人不斷更新迭代，對3D視覺系統(tǒng)也將有著更為嚴苛的要求，這也刺激了3D視覺系統(tǒng)升級。對此，何正做了一個形象的比喻：機器人在5年之前才裝上眼睛，后期它對眼睛的需求會越來越大。
“目前的3D視覺系統(tǒng)仍然處于起步階段，隨著機器人的迭代發(fā)展，未來我們需要根據(jù)機器人廠商的需要，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，這些都是未來發(fā)展的方向。”
而除了技術(shù)方面需要不斷突破外，市場推進方面，ifm也有自己的規(guī)劃。
何正認為，移動機器人行業(yè)是一個朝陽行業(yè)，尤其是當(dāng)前的中國移動機器人市場，百花齊放，各種新應(yīng)用不斷地被開發(fā)出來，并快速落地，這對零部件廠商是機會，同時也是挑戰(zhàn)。
2022年，在移動機器人這一領(lǐng)域，ifm希望為中國市場提供更好的服務(wù)，除了發(fā)布最新的產(chǎn)品外，據(jù)了解，ifm正在擴大產(chǎn)品支持團隊，“國內(nèi)一些技術(shù)能力強大的頭部企業(yè)擁有一定的開發(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)用整個產(chǎn)品。所以今年的目標(biāo)也是朝著這個方向發(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視覺技術(shù)還在起步發(fā)展階段，但移動機器人行業(yè)欣欣向榮，根據(jù)中國移動機器人（AGV/AMR）數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年度，中國市場企業(yè)整體銷售工業(yè)應(yīng)用移動機器人(AGV/AMR）72000臺，較2020年增長75.61%，市場銷售額達到126億元（海外銷售25億元），同比增長64%。而伴隨著行業(yè)的高速發(fā)展，也將會帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃。
