激光雷達是以發(fā)射激光束探測目標的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。從工作原理上講，與微波雷達沒有根本的區(qū)別：向目標發(fā)射探測信號(激光束)，然后將接收到的從目標反射回來的信號(目標回波)與發(fā)射信號進行比較，作適當處理后，就可獲得目標的有關(guān)信息，如目標距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而對飛機、導(dǎo)彈等目標進行探測、跟蹤和識別。

　　根據(jù)掃描機構(gòu)的不同，激光測距雷達有2D和3D兩種。它們大部分都是靠一個旋轉(zhuǎn)的反射鏡將激光發(fā)射出去并通過測量發(fā)射光和從物體表面反射光之間的時間差來測距。3D激光測距雷達的反射鏡還附加一定范圍內(nèi)俯仰以達到面掃描的效果。它們都是直接測距方法。同3D激光測距雷達相比，2D激光測距雷達只在一個平面上掃描，結(jié)構(gòu)簡單，測距速度快、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。目前2D激光測距雷達主要在室內(nèi)的移動機器人上應(yīng)用較多，因為在室內(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)移動機器人的應(yīng)用，如環(huán)境的地圖生成，機器人的自定位，避障等等的研究都是基于2D激光測距雷達的。但是，將2D激光測距雷達用于越野環(huán)境下的障礙物檢測有相當?shù)碾y度。由于越野地形復(fù)雜，高低不平，由此會引起車體行駛時的劇烈顛簸。而2D激光測距雷達只能是單線掃描，因此不可避免的會引起比較嚴重的障礙物的漏檢和虛報現(xiàn)象。

　　環(huán)境感知是移動機器人研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。機器人周圍的環(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來覆蓋整個工作區(qū)，又需要較高的采集速率以保證在運動的環(huán)境中能夠提供實時的信息。

　　近年來，激光雷達在移動機器人導(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量技術(shù)具有很多優(yōu)點，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，激光雷達能夠以較高的頻率提供大量的、準確的距離信息。激光雷達與其它距離傳感器相比，能夠同時考慮精度要求和速度要求，這一點特別適用于移動機器人領(lǐng)域。此外，激光雷達不僅可以在有環(huán)境光的情況下工作，也可以在黑暗中工作，而且在黑暗中測量效果更好。

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

　　近來，機器人技術(shù)的研究和應(yīng)用已從工業(yè)領(lǐng)域快速擴展到航空航天、國防軍事、國家安全、醫(yī)療康復(fù)、社會服務(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)濟變革的顛覆性技術(shù)》報告中，將先進機器人列入物聯(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項顛覆性技術(shù)中的第5項。預(yù)計到2025年，機器人每年將為全球帶來1.7至4.5萬億美元的經(jīng)濟規(guī)模。

　　作為衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志，機器人產(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)濟體紛紛將發(fā)展機器人產(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)競爭優(yōu)勢的重要手段。

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

　　1、美軍阿特拉斯人形機器人腦袋裝激光測距儀

　　由波士頓動力公司為美軍研制的世界最先進人形機器人“阿特拉斯”(希臘神話中的大力神)日前亮相，這一機器人將來或許能像人一樣在危險環(huán)境下進行救援工作。

　　“阿特拉斯”身高1.9米，體重150千克，由頭部、軀干和四肢組成，像人類一樣用雙腿直立行走，令人聯(lián)想起科幻電影中的“終結(jié)者”。它的腦袋包括立體照相機和一個激光測距儀。它的“雙眼”是兩個立體感應(yīng)器，有兩只靈巧的手，還能在實時遙控下穿越比較復(fù)雜的地形。它動力來至設(shè)置在一個場外的電源上。有7個工作組，他們正在研制自己的Atlas機器人并于2013年12月份裝入程序，測試將于弗羅里達Homestead Miami Speedway 進行。

　　波士頓動力公司發(fā)布在網(wǎng)上的最新視頻展示了“阿特拉斯”的能力。比如，它在傳送帶上大步前進時，能躲開傳送帶上突然出現(xiàn)的木板;它從高處跳下時能穩(wěn)穩(wěn)落地，還能兩腿分開從陷阱兩邊走過，然后跑上樓梯;它能單腿站立，被從側(cè)面襲來的球撞擊后不會摔倒……

　　美國國防部高級研究項目局項目經(jīng)理吉爾·普拉特說，該機構(gòu)希望“阿特拉斯”在災(zāi)難的惡劣環(huán)境中也能行動自如，比如能開門、爬樓梯和移動等，也希望它能使用從螺絲刀到救火車之類的工具，還希望新手不經(jīng)培訓(xùn)也能輕松使用這種機器人。

　　這款機器人被稱為是迄今為止最先進的人形機器人之一，它將主要為軍隊以及一些研究機構(gòu)所用。

　　為了更好地開發(fā)“阿特拉斯”的能力，美國國防部高級研究項目局資助舉辦了一個為其開發(fā)應(yīng)用軟件的挑戰(zhàn)賽，目前已有美國航天局噴氣推進實驗室等機構(gòu)的7支隊伍脫穎而出，并將于2014年12月進行決賽。決賽中，在模擬場景里用機器人救援表現(xiàn)最棒的隊伍將獲得200萬美元大獎。

　　2、谷歌投資機器人服務(wù)員 裝備激光傳感器

　　9月21日，在美國加州庫比蒂諾的雅樂軒酒店里，一個機器人在大廳里“走動”，為有需要的房間送去夜宵和牙刷。

　　這個機器人的外形類似于《星球大戰(zhàn)》中的R2D2，但它的名字叫Botlr，是加州圣羅莎的初創(chuàng)公司Savioke研制的原型設(shè)備。該公司于一年前啟動了這個項目，希望為酒店工作人員減輕日常工作的負擔。今年早些時候，Savioke獲得了谷歌(微博)公司的投資。

　　Botlr是一個全自動的機器人仆人。在給它編程時，工程師使用了一張詳盡的酒店地圖，其中包含每一條走廊、每一部電梯和每一件客房的位置。為了在大廳中找到方向，該設(shè)備采用了一種特殊的激光傳感器，名為激光雷達(lidar，谷歌無人駕駛汽車也采用了相同的導(dǎo)航技術(shù))。Botlr還搭載了攝像頭，以防撞到路人或者其他障礙。

　　如果有客人打電話到酒店前臺，要求送一些東西到自己的房間，那么酒店員工僅需按幾個按鍵，就可以設(shè)置好這個機器人，讓它自動送貨上門了。

　　Botlr可以利用酒店的WiFi系統(tǒng)呼叫電梯，然后登上電梯，前往特定的樓層。在這個過程中，Botlr不需要按電梯按鈕。

　　目前Botlr處于試運行階段，每周在庫比蒂諾的雅樂軒酒店工作四天。 Savioke公司計劃明年讓其他一些酒店也開始試用Botlr。該公司希望把Botlr作為一種服務(wù)來銷售，向酒店收取月租費，其中也包括Botlr的維護費用。

　　要使用這種機器人，酒店需要進行一些改裝。比方說，庫珀蒂諾的雅樂軒酒店就采用了一套新的WiFi系統(tǒng)，Botlr機器人可以檢測到并使用這套系統(tǒng)，以便打開電梯門，并選擇它需要去的樓層。#p#分頁標題#e#

　　Savioke公司首席執(zhí)行官史蒂夫-考辛斯(Steve Cousins)表示，這種機器人還可以在餐館、醫(yī)院和老年護理中心派上用場。

　　實際上，像Aethon、inTouch Health和iRobot(它研制的家用清潔機器人Roomba很受歡迎)等機器人技術(shù)公司，已經(jīng)在為數(shù)以百計的醫(yī)院提供機器人了。這些機器人可以把藥物和干凈床單和送到病房里。所以在醫(yī)療領(lǐng)域，Savioke將會遇到相對激烈的競爭。

　　作為未來全球最大的機器人市場，我國智能機器人行業(yè)已經(jīng)步入黃金發(fā)展期，備受市場關(guān)注。工業(yè)機器人2013年全球銷售量約17.9萬臺，需求達到了歷史最高點，同比增長12%;其中，在中國銷售量約3.7萬臺，銷售量全球排名第一，同比增長60%。中國成為最大的機器人消費國。目前，主要經(jīng)濟體紛紛將發(fā)展機器人產(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)競爭優(yōu)勢的重要手段。隨著我國智能機器人行業(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、激光視覺系統(tǒng)也將搭乘“機器人東風”得到更進一步發(fā)展!