隨著(zhù)移動(dòng)機器人行業(yè)的不斷發(fā)展，其應用場(chǎng)景日趨豐富，由此對機器人的感知系統技術(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)機器人領(lǐng)域，越來(lái)越多的機器人即將或者正在被設計裝備3D視覺(jué)系統，此項舉措將更好地幫助機器人進(jìn)行環(huán)境感知，挖掘潛力應用，實(shí)現更高的自由度和靈活度，且擁有更好的場(chǎng)景適應性。
作為工業(yè)傳感器代表企業(yè)，ifm易福門(mén)3D ToF相機自2017年開(kāi)始在移動(dòng)機器人行業(yè)逐漸滲透，隨后不斷深入，目前已與國內眾多移動(dòng)機器人廠(chǎng)商達成合作。
產(chǎn)品：三大系列滿(mǎn)足多場(chǎng)景需要
ifm（易福門(mén)）是一家德國家族企業(yè)，成立于1969年，至今在超過(guò)95個(gè)國家/地區擁有8100多名員工，近20萬(wàn)家用戶(hù)。2005年在上海設立易福門(mén)電子（上海）有限公司作為中國區總部。ifm是工業(yè)自動(dòng)化傳感器、控制系統和整體解決方案的行業(yè)領(lǐng)導者，產(chǎn)品超8000多種，在傳感器領(lǐng)域里有著(zhù)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(jué)方面ifm也一直保持著(zhù)市場(chǎng)領(lǐng)先地位。
據ifm中國區產(chǎn)品經(jīng)理何正介紹，當前，ifm為移動(dòng)機器人行業(yè)提供的3D ToF 相機，主要針對工業(yè)場(chǎng)景，用于移動(dòng)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?xún)?。體積較小，性?xún)r(jià)比較高，主要用于移動(dòng)機器人補盲。
② O3D：O3D的探測距離相對于O3X會(huì )更長(cháng)，8米-10米。防護等級是IP67，部分版本的防護等級可達到IP69時(shí)，能直接泡在水里，不受影響。
③ O3M：O3M為戶(hù)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(hù)外工作。
何正表示，“客戶(hù)在選擇產(chǎn)品的時(shí)候，需要根據機器人的車(chē)速以及它所需要探測的區域來(lái)選擇對應系列的3D ToF相機。如O3X探測距離較短，當車(chē)速較快時(shí)，達不到想要的探測距離，而且抗光等級較弱，只適用于室內使用，而戶(hù)外長(cháng)距離的應用則可以選擇O3M。”
何正提到，隨著(zhù)越來(lái)越多的移動(dòng)機器人開(kāi)始兼顧室內外作業(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，可更好的適用于移動(dòng)機器人戶(hù)外作業(yè)的需要。
路線(xiàn)：深耕TOF方案
常見(jiàn)的3D視覺(jué)方案主要包括雙目、結構光和ToF三個(gè)技術(shù)方向。
ifm基于TOF路線(xiàn)的 3D相機工作原理是用調制光源照亮一個(gè)場(chǎng)景，然后測量反射回來(lái)的波的相位差。由于光速是恒定的，ToF相機可以根據光線(xiàn)返回相機的時(shí)間來(lái)計算到場(chǎng)景中每個(gè)點(diǎn)的距離。ToF相機系統不是逐行掃描圖像，而是一次照亮整個(gè)場(chǎng)景，然后測量反射回圖像傳感器的光的相位差。這些原始數據可以被快速捕獲，計算出距離所需的方法也相對簡(jiǎn)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(xiàn)的主要優(yōu)勢在于，首先，不同于一般視覺(jué)技術(shù)易受光線(xiàn)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)境適應性更好，同時(shí)對算力要求不高。其次，ToF基本上不存在盲區，“例如很多雙目相機在30cm以?xún)葧?huì )有一個(gè)盲區，物體進(jìn)入到這個(gè)區域內，相機識別不到，可能就會(huì )就認為前面是安全的，但TOF相機不會(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應用方面，相較于其他同類(lèi)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。應用比較多的主要是在叉車(chē)AGV及料箱機器人的末端識別抓取及避障，國內大部分工業(yè)移動(dòng)機器人廠(chǎng)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)始在中國市場(chǎng)推進(jìn)應用，事實(shí)上，3D視覺(jué)在移動(dòng)機器人領(lǐng)域的應用尚在初期階段。未來(lái)，隨著(zhù)機器人不斷更新迭代，對3D視覺(jué)系統也將有著(zhù)更為嚴苛的要求，這也刺激了3D視覺(jué)系統升級。對此，何正做了一個(gè)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(huì )越來(lái)越大。
“目前的3D視覺(jué)系統仍然處于起步階段，隨著(zhù)機器人的迭代發(fā)展，未來(lái)我們需要根據機器人廠(chǎng)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也有自己的規劃。
何正認為，移動(dòng)機器人行業(yè)是一個(gè)朝陽(yáng)行業(yè)，尤其是當前的中國移動(dòng)機器人市場(chǎng)，百花齊放，各種新應用不斷地被開(kāi)發(fā)出來(lái)，并快速落地，這對零部件廠(chǎng)商是機會(huì )，同時(shí)也是挑戰。
2022年，在移動(dòng)機器人這一領(lǐng)域，ifm希望為中國市場(chǎng)提供更好的服務(wù)，除了發(fā)布最新的產(chǎn)品外，據了解，ifm正在擴大產(chǎn)品支持團隊，“國內一些技術(shù)能力強大的頭部企業(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、應用整個(gè)產(chǎn)品。所以今年的目標也是朝著(zhù)這個(gè)方向發(fā)展，希望能更好地為小規模的公司提供技術(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)機器人行業(yè)欣欣向榮，根據中國移動(dòng)機器人（AGV/AMR）數據統計，2021年度，中國市場(chǎng)企業(yè)整體銷(xiāo)售工業(yè)應用移動(dòng)機器人(AGV/AMR）72000臺，較2020年增長(cháng)75.61%，市場(chǎng)銷(xiāo)售額達到126億元（海外銷(xiāo)售25億元），同比增長(cháng)64%。而伴隨著(zhù)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。
