在智慧城市建设的浪潮中,环卫机器人正从概念走向街头巷尾,成为提升城市环境品质的新兴力量。这些不知疲倦的“清洁工”能在复杂多变的城市环境中自主导航、精准作业、安全避障,其核心能力很大程度上依赖于一套精密而高效的传感器系统。这些传感器如同机器人的“眼睛”、“耳朵”和“皮肤”,构成了其感知和理解世界的神经网络。
一、核心功能需求驱动传感器配置
环卫机器人的核心任务决定了其对传感器系统的独特要求:
1. 环境感知与地图构建: 需要实时识别道路边界、人行道、绿化带、建筑物、垃圾桶位置等静态环境要素。
2. 定位与导航: 需在无GPS信号或信号不佳的区域(如高楼下、隧道内)实现精准定位和路径规划。
3. 动态障碍物检测与避障: 必须可靠地识别和避开行人、宠物、自行车、车辆、临时摆放的障碍物(如锥桶、纸箱)等移动或突发目标。
4. 作业目标识别与状态监测: 识别垃圾类型(如可回收物、其他垃圾)、垃圾桶满溢状态、路面污渍(油污、口香糖)等。
5. 自身状态监控: 监测自身位姿、速度、电量、清洁部件(如刷盘、吸口)状态、水箱/尘箱容量等。
6. 安全保障: 在靠近行人、车辆或复杂地形时,确保人机安全,防止碰撞、跌落或夹伤。
二、环卫机器人核心传感器配置详解
为满足上述需求,现代环卫机器人通常配备多传感器融合系统:
1. 激光雷达:环境测绘与避障的“主力军”
类型: 单线/多线激光雷达(如 16线、32线)、固态激光雷达。
功能:
SLAM建图: 通过发射激光束并接收反射,高精度测量周围环境的距离和轮廓,构建2D或3D环境地图,是自主定位导航的核心传感器。
障碍物检测: 提供精确的距离信息,有效探测静态和动态障碍物的位置、大小和轮廓,尤其在光线变化(白天/夜晚)或纹理单一场景中表现稳定。
配置要点: 常安装在机器人顶部或前方高位,以获得开阔视野。扫描范围(如270°/360°)和角分辨率是关键参数。
2. 摄像头:视觉感知的“慧眼”
类型: 单目/双目/RGB-D深度摄像头、广角摄像头、鱼眼摄像头。
功能:
物体识别与分类: 识别垃圾类型、垃圾桶状态(满/空/损坏)、特定标志(如禁行区)、行人车辆等。
场景