ToF 传感器在机器人应用中的作用

ToF 传感器有利于不同的机器人应用，包括：

●智能避障

●导航和路径规划

●3D 绘图和定位 (SLAM)

●墙跟随

●手和手指手势识别

●物体或人跟踪

●物体拣选

●悬崖检测

每个应用都有其自身的复杂性和特定的重点，而 ToF 传感器可以很好地涵盖它们。

智能避障

智能避障应用的示例包括吸尘器、运输/物流机器人、自主移动机器人 (AMR)、机器人叉车和仓库系统。通过使用 ToF 传感器，机器人可以精确检测到周围物体的距离。与其他技术不同，ToF 传感器不需要特定的训练来检测特定障碍物，并且可以轻松地从 3D ToF 图像中提取物体边界。此外，配备宽视场摄像头的 ToF 系统甚至可以检测很小的障碍物。

使用 ToF 传感器进行障碍物分割。图片来源：英飞凌

机器人/无人机的定位和地图绘制 (SLAM)

ToF 传感器用于无人机或基于机器人的 3D 测绘解决方案，由于其高帧速率，可提供精确的远程深度信息和高分辨率 3D 地图。这样可以生成 3D 点云，其中每个点代表对象表面上的一个独特点，具有自己的笛卡尔坐标集。SLAM 算法使用点云来生成机器人环境的精确地图并定位机器人的位置。机器人本身在这张地图上。

人机交互机器人

基于 ToF 数据生成的深度和幅度图像可用于机器人了解人类的存在、识别人员并确定其位置。根据其应用，机器人可以识别入侵者或使用 3D 点云数据来理解和响应人类手势，甚至检测人手指的微妙运动。此外，在高级应用中，机器人可以根据生物识别技术识别家庭成员。

其他应用

ToF 测量提供的深度信息提高了机器人操纵、拾取和运送物体的成功率。ToF 传感器提供比传统传感器更可靠的数据，从而还改进了机器人的所谓悬崖检测，避免它们从楼梯或其他边缘跌落。

英飞凌ToF 成像传感器

REAL3™ 图像传感器系列是 ToF 传感器市场上颇具吸引力的选择。它由英飞凌科技公司与英飞凌公司的高级合作伙伴公司pmdtechnologies合作开发。这些传感器使用红外光进行基于 ToF 的深度传感，并通过 SBI 和微透镜为每个像素提供复杂的 ToF 像素，以获得更好的灵敏度。这些传感器允许通过 MIPI CSI-2 进行快速读出。此外，功耗低，可延长电池驱动设备的运行时间。

REAL3 传感器可提供高达 VGA 分辨率的高图像质量和高达 10 m 的增强感应范围，从而可以实时构建 3D 地图。该传感器采用SBI（背景光抑制）技术来增强环境光鲁棒性，即使在明亮的阳光条件下也能工作。因此，这些功能和参数配置使REAL3能够快速适应新的操作环境。

REAL3™ 3D 图像传感器的工作原理和使用。图片来源：英飞凌

英飞凌 ToF 传感器产品组合旨在满足不同市场的需求。REAL3 传感器系列现已上市，适用于消费类和汽车应用，并具有 ASIL B/ISO26262 资格。每个 REAL3 型号都有针对不同应用进行优化的不同分辨率，涵盖多种消费、汽车和工业应用的要求。为了让您更轻松地快速启动项目，英飞凌在全球范围内拥有大量专门从事软件和硬件的合作伙伴。

开发人员还可以受益于 pmdtechnologies 和英飞凌之间合作提供的解决方案。Flexx2系列是一款用于原型设计、研究和批量生产的开发套件，采用英飞凌最新的 ToF 图像传感器，可实现精确的深度传感。Flexx2可以通过USB 3.0连接到Linux或Windows操作系统。从工业角度来看，O3R 平台是为工业环境开发机器人解决方案（例如自动驾驶汽车）的起点。它可支持多达 6 个 3D ToF 相机，并具有用于其他传感器的千兆以太网、USB 3.0 和 CAN 连接。

结论

精确检测周围环境和安全执行任务是机器人需要开发的关键能力。使用 ToF 测量的传感器是此类应用的非常有效的解决方案。

REAL3™ 图像传感器系列是基于 ToF 的高质量传感器的绝佳示例。它们采用尖端技术制造，可提高不同条件和应用的检测能力。随着机器人的使用不断增长，探索和利用这些传感器可以有利于未来产品的开发。