AGV安全激光扫描仪:如何选择适合碰撞规避的LiDAR

随着AGV、AMR以及其他移动机器人越来越广泛地应用于智能工厂和自动化仓储,碰撞规避(Collision Avoidance)已经成为移动机器人安全系统中的关键环节。对于设备制造商和系统集成商而言,选择合适的AGV安全激光扫描仪(AGV Safety Laser Scanner)**并不只是比较谁的检测距离更远,而是需要综合考虑机器人运行速度、制动距离、工作环境、防护区域、通信架构以及机器人集群部署需求。

对于AGV / AMR / Mobile Robot Cluster LiDAR应用而言,合理设计的检测系统能够提升障碍物检测能力,同时为人员与机器人协同作业以及自动化物料搬运提供更加灵活的技术支持。


1. 从AGV实际应用出发,而不是从LiDAR参数表出发

选择LiDAR的第一步,是明确移动机器人的实际运行方式。

不同AGV和AMR的应用条件可能存在较大差异,具体需求通常取决于:

最大运行速度

机器人本体尺寸

前进、后退以及侧向移动方式

搬运货物的尺寸

转弯半径

室内还是室外运行

人机混合作业情况

所需制动距离

同一区域内运行的机器人数量

例如,一款适用于低速仓储车辆的LiDAR,并不一定适合高速运行、同时承载较大负载的AMR。

因此,对于OEM制造商和系统集成商而言,在选择传感器之前,应首先明确完整的碰撞规避应用场景,再根据实际需求确定LiDAR方案。


2. 导航LiDAR并不等同于经过认证的安全激光扫描仪

在进行产品选型时,一个非常重要的区别是:导航/障碍物检测LiDAR与正式认证的**Safety Laser Scanner(安全激光扫描仪)**并不是完全相同的产品类别。

导航LiDAR通常用于环境感知、障碍物检测、定位以及辅助机器人导航。而安全激光扫描仪则需要根据具体的安全架构和适用标准,针对特定安全功能进行设计和认证。

例如,MILS-F30是一款面向导航、障碍物规避以及区域检测的工业激光扫描传感器。其产品资料支持大范围扫描以及可配置检测区域等功能,但在没有相应安全认证文件的情况下,不能直接将MILS-F30宣传为经过认证的安全激光扫描仪。

对于OEM项目而言,如果客户在采购阶段明确提出功能安全要求,这一区别尤其重要。


Safety-LiDAR9-1.jpg


3. 评估扫描覆盖范围与检测性能

扫描覆盖范围会直接影响AGV或AMR对周围环境的感知能力。

MILS-F30具有270°扫描角度,默认角分辨率为0.25°;最大检测距离为50 m,在10%反射率条件下的检测距离为20 m;在规定条件下,其测量精度约为**±2 cm**。

这些参数可以满足多种工业移动机器人检测应用,例如:

AGV障碍物检测

AMR导航

智能仓储物流

自动化生产线

移动机器人集群管理

工业区域监控

但是,在实际选型过程中,最大检测距离绝不能作为唯一指标。实际有效检测距离必须与机器人真实的运行速度、环境以及目标物反射率等条件相匹配。


4. 让检测响应与机器人制动距离相匹配

在AGV碰撞规避系统中,一个非常关键的问题是:

机器人能否在足够早的时间内检测到障碍物,并采取相应措施?

这实际上取决于完整的系统响应链:

障碍物检测 → LiDAR处理 → 数据通信 → 控制器判断 → 驱动指令 → 机械制动

MILS-F30资料中给出了约66 ms的区域检测初始响应参数。需要注意的是,这一参数不能直接理解为AGV或AMR的完整停车时间。

实际停车距离还会受到以下因素影响:

机器人运行速度

控制器响应时间

电机/驱动器响应时间

搬运负载

地面条件

制动性能

因此,在进行系统设计时,工程师应评估从检测到最终停止的完整响应链,而不能仅仅比较不同LiDAR产品的数据表中的响应时间。


5. 利用多区域检测实现更加灵活的碰撞规避

具备可配置检测区域的LiDAR,可以根据不同运行状态建立不同的检测区域。

MILS-F30支持16组区域,每组包含3个可配置区域,并可以通过4个数字输入进行区域组切换。

三个区域分别可以配置为:

外区域(Outer Area)

中区域(Middle Area)

内区域(Inner Area)

同时支持:

矩形

扇形

多边形

等检测区域形状。

与单一检测边界相比,这种多区域架构具有更高的应用灵活性。

例如,在AMR应用中,可以根据不同区域设计不同的控制逻辑:

外区域 → 提前发现障碍物并进行预警

中区域 → 根据障碍物情况降低运行速度或调整运行状态

内区域 → 触发更高级别的响应,例如停止指令

具体的机器人动作和安全逻辑,应根据整套控制系统及安全架构进行确定。


6. 必须考虑真实工业环境

实验室中的LiDAR表现良好,并不意味着安装到实际工厂后一定能够保持相同效果。

选型时需要重点考虑:

粉尘和污染

环境温度

环境光

高反射物体

金属结构

透明或深色物体

室外强光

水汽或清洗环境

MILS-F30的资料显示,其防护等级为IP65,工作温度约为**−25°C至+55°C**,环境光抗干扰能力可达80,000 lux,采用905 nm Class 1(1类)激光。

这些参数使其可以作为工业环境中导航和障碍物检测应用的候选方案。不过,在实际项目中,仍然建议根据具体安装环境进行最终验证。


7. 检查通信接口与系统集成要求

对于OEM制造商和系统集成商而言,通信能力有时与光学检测性能同样重要。

MILS-F30支持Ethernet(以太网)和Type-C接口,用于配置和数据通信,同时支持主动和被动数据传输模式。

采购前,工程师应确认:

PLC或机器人控制器兼容性

所需通信协议

数据传输模式

I/O接口需求

响应时间要求

配置软件要求

故障诊断和维护功能

对于拥有多台AGV或AMR的机器人集群而言,标准化的通信与配置方式能够帮助降低调试和维护成本。


8. AGV / AMR集群部署,不只是采购一颗LiDAR

当一个工业客户从单台AGV扩展到几十台甚至数百台AGV、AMR时,采购问题也会发生变化。

这时真正需要考虑的已经不再只是:

“哪款LiDAR参数最好?”

而是:

“哪款LiDAR能够高效地完成整个机器人集群的部署、配置、维护和技术支持?”

MILS-F30支持区域配置的导入和导出,可以帮助将已经建立的配置复制到其他设备上。

对于OEM制造商和系统集成商而言,这能够减少重复配置工作,并有助于建立更加标准化的集群部署方案。

因此,在商业项目中,除了单台设备价格,还应该综合评估:

工程集成成本

参数配置时间

安装人工成本

设备更换便利性

技术支持能力

定制开发能力

长期供货稳定性


Safety LiDAR4.jpg


9. 实用的AGV LiDAR选型清单

选型因素

重点评估内容

检测距离

最大检测距离以及目标反射率下的实际检测距离

扫描角度

机器人周围所需要的检测覆盖范围

分辨率

对目标障碍物的检测能力

响应性能

从检测到停止的完整系统响应链

检测区域

区域数量、形状以及切换灵活性

工作环境

温度、粉尘、光照、水汽、反射等

通信方式

Ethernet、I/O及协议兼容性

安装方式

安装位置及可能存在的检测盲区

集群部署

配置复制及批量维护能力

商业支持OEM定制、技术支持和供货能力


结论:围绕机器人的实际需求选择LiDAR

选择用于碰撞规避的AGV Safety Laser Scanner(AGV安全激光扫描仪),不能只比较检测距离或扫描频率。

对于AGV / AMR / Mobile Robot Cluster LiDAR项目,采购方应从整体系统出发,综合评估:

机器人运行速度、制动性能、扫描覆盖范围、可配置检测区域、工作环境、通信接口、安装条件以及集群部署能力。

像MILS-F30这样的工业激光扫描传感器,可以为导航、障碍物规避以及区域检测应用提供较强的扫描和区域配置能力。但如果项目明确要求使用经过功能安全认证的安全激光扫描仪,则必须进一步核实相应的安全认证以及完整系统架构。

对于OEM制造商和系统集成商而言,真正具有商业价值的选型方案,并不一定是参数最高的产品,而是能够在技术性能、系统集成灵活性、批量部署效率、定制能力以及项目总成本之间取得合理平衡的LiDAR解决方案。

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