人形机器人中的毫米波雷达感应和传感器交融

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人形机器人具有主动履行使命、做相似人类的动作和参加社交互动，因而在各行各业都备受重视。这些机器人的运用规模广泛，从医疗保健、人形机器人辅佐患者，到工业主动化、教育和研讨，不胜枚举。人形机器人的开发 面临着多项应战，包含仿制人类的杂乱动作、完成自主决议计划以及创立可以习惯非结构化环境的体系。

图1 现代人形机器人。

传感在人形机器人中的重要性。

人形机器人的一个重要方面是勘探宽和读物理环境的才能；正如人类依托感官进行导航和与国际互动相同，人形机器人也需求杂乱的传感体系来自主有效地履行使命。人形机器人中运用的常见传感器类型包含视觉体系（摄像头）、雷达和激光雷达（导航和感知）、触觉传感器（模仿触控）以及使机器人可以了解本身姿态和平衡的听觉体系（麦克风）。本运用简报探讨了毫米波 (mmWave) 雷达传感器在导航、辨认以及将雷达与摄像头传感器集成方面的优势，然后完成人形机器人中的传感器交融。

毫米波雷达传感器简介。

远间隔功用、高运动灵敏度和隐私功用使根据雷达的传感器集成电路 (IC) 成为方位和挨近传感规划的常用技能。雷达传感器具有高精度，在轿车和工业商场中也很受欢迎，用于检测盲点、磕碰、人员和运动。

60GHz 和 77GHz 雷达传感器具有更高的分辨率、更高的精度和更小的外形尺寸，正在代替 24GHz 雷达传感器。60GHz 和 77GHz 雷达频带支撑新的运用，例如工业机器人中的物体存在检测以及工厂或家居移动机器人运用。

图2 嵌入在工业机器人中的毫米波传感器。

毫米波传感器相较于激光雷达和摄像头的优势。

由于雷达可以在恶劣气候条件下杰出运转，因而一般挑选毫米波雷达技能而不是激光雷达、摄像头和其他光学传感器，以节约本钱；摄像头或许会遭到光线缺乏和气候的影响。雷达还具有较宽的间隔和掩盖规模，使传感器可以检测 100 米以外的物体。由于移动机器人运用需求节约功耗，因而用户常常运用低至 1.7mW 的雷达进行存在检测。可是，在各种用例场景中，可运用雷达和激光雷达、摄像头或代替光学传感器类型组合。

从功用安全的视点来看，TI 工程师在规划 IWR6843 等非触摸式雷达传感器之前，已进行了很多的硬件和软件开发作业，并获得了 (TÜV) SÜD 的器材认证。一切 TI 雷达传感器均包含内置的功用安全机制，可供给 IEC 61508 所要求的必要确诊掩盖规模，可在元件等级满意高达安全完整性等级 (SIL) 2 的硬件功用。

可以经过确诊软件库、编译器资质审阅套件、第三方操作体系、开发工具和其他文档在线获取功用安全配套材料，然后让工程师简化安全规划流程和体系级认证。

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在人形机器人中运用一种类型的传感器存在显着的局限性，包含数据搜集不完整或不准确。例如，摄像头在深度感知、光线缺乏或勘探非视觉元素时会遇到困难，而激光雷达传感器则会由于机器人移动时激光上下跳动而导致读数不准确。数据搜集约束或许会导致导航、物体操作和环境交互方面的过错。

传感器交融技能经过集成来自多个传感器的数据，更准确、牢靠和全面地了解机器人环境，然后处理这些问题。经过结合来自各种传感形式的输入，人形机器人可以做出更正确的决议计划，然后增强履行杂乱使命的才能，例如在不平坦的地势中导航、抓取不同形状和巨细的物体，以及在动态的实在国际环境中进行交互。传感器交融的优势包含：

1.经过兼并不同传感器的数据来进步准确度。

2.冗余，以便在一个传感器产生毛病时承认功用正常。

3.经过更全面地了解周围环境进步环境感知才能。

4.可以更好地习惯 动态环境。

雷达和摄像头传感器交融。

雷达在恶劣条件下经久耐用，并且在勘探移动物体时十分牢靠，因而是常常集成到体系中的首要传感器之一。为了补偿单一传感器体系的缺乏，TI 为期望更大极限进步机器人精度和感知才能的用户供给了各种产品。TI 供给摄像头和雷达传感器模块以及 IMX219 摄像头和 IWR6843ISK EVM 毫米波雷达传感器。该模块完成了一种物体级交融办法，该办法运用了重视物体聚类和盯梢的摄像头-视觉处理链和雷达处理链，运用户可以盯梢和勘探三维环境中的物体。用户演示了传感器交融在机器人 SDK 中的许多潜能和功用。

图3 选用 IMX219和 IWR6843ISK构建的摄像头和雷达传感器模块。

总结。

本运用简报探讨了毫米波感应、安全和传感器交融在完成准确检测人形机器人周围的物体和运动方面的优势。毫米波传感技能在暗淡或尘埃等低能见度条件下尤为重要，由于在这些条件下，传统的视觉传感器或许不牢靠。毫米波雷达本钱低、功耗更低，并且能在恶劣气候条件下作业，因而成为机器人运用的潜在挑选。

本运用简报还介绍了功用安全和传感器交融技能，这些技能关于人形机器人在杂乱环境中的牢靠运转至关重要。凭仗 (TÜV) SÜD 内置的功用安全机制和器材安全认证，TI 雷达器材可供给 IEC 61508 所需的必要确诊掩盖规模，可在元件等级满意高达 SIL 2 的硬件功用。将支撑安全功用的雷达与激光雷达、摄像头或其他光学传感器相结合，有助于进步物体勘探的准确性、毛病冗余性、决议计划才能以及机器人行为的实时调整，然后进步人形机器人体系的自主性和安全性。

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