激光雷达和摄像头,谁会是机器人主要的“眼睛”?

芝能汽车
08-13

芝能智芯出品

在机器人行业,激光雷达正经历一场“从配角到主角”的转变。过去,它更多被视作一种可选的辅助传感器,用来提升定位精度或做一些环境扫描。如今,它正在成为绝大多数移动机器人的标配感知方案,甚至被称为“机器人的眼睛”。

这一趋势的形成,与汽车行业的技术分歧形成鲜明对比。自动驾驶汽车的感知路线仍在“纯视觉”与“多传感融合”之间拉扯,而在机器人领域,激光雷达几乎已经获得共识。无论是割草机、机器狗,还是工业AGV,制造商们在新一代产品中越来越倾向直接集成激光雷达作为核心传感器。

背后的原因很现实:在各种光照、天气和复杂地形中,激光雷达能稳定地提供高精度、全三维的空间信息,不依赖庞大的训练数据,也不怕阴天、强光或弱光。对于需要长时间连续运行、且对安全性要求极高的机器人来说,这种可靠性几乎等于生命线。

激光雷达正在悄悄重塑机器人的设计逻辑,并为下一轮智能化奠定基础。

Part 1

机器人感知的技术演进

与激光雷达的角色

机器人在实现自主移动的过程中,需要同时解决定位、导航和避障问题。

早期消费级机器人受制于传感器能力,主要依赖低精度的路线规划方式。

 第一代割草机器人通过在庭院内埋设电磁线限定工作区域,并以碰撞检测作为路径变更的依据,这种方式对环境理解几乎为零,仅能在单一场景内执行重复动作。

 第二代系统引入了RTK结合摄像头的方案,其中RTK基于GPS信号进行定位,配合视觉识别实现一定程度的自主路径规划。

然而,该方案在树木、建筑等遮挡环境中信号易丢失,且需要额外安装信号杆以提升定位精度,增加了部署成本与复杂度。

 第三代方案则引入360°扫描激光雷达,使机器人具备了在未知环境中自主建图(SLAM)的能力。

激光雷达通过高速扫描测量获取周围环境的三维空间数据,并以点云的形式记录空间几何关系,从而实现对障碍物的精准感知与位置估算。

与依赖视觉模型训练的方案不同,激光雷达不需要大规模场景数据训练,且对光照变化不敏感,能够在强光、夜间及阴影复杂的环境下稳定运行。这种特性在庭院割草、室外巡检以及低光照工业厂区等场景中尤为重要。

在硬件形态上,迷你型超半球3D激光雷达通过扩大垂直视场角(FOV)至半球范围,显著增强了机器人在多方向运动中的感知覆盖率。

这对于路径变化灵活、周围动态目标密集的机器人尤为关键,例如人形机器人和四足机器人,需要在行走、转身等多自由度运动中持续获取环境信息,避免因视野盲区导致的碰撞风险。

相比之下,车用激光雷达更注重远距离探测能力,以支持高速行驶过程中的预判,但其较窄的垂直FOV并不适合机器人复杂近距环境的全方位感知需求。

在雨天等复杂气象条件下,现代激光雷达配合波形级别的信号处理算法,可将雨滴、雪花等短暂反射信号剔除,从点云数据中提取真实障碍物信息。这一能力保证了机器人在户外全天候工作的稳定性,并提升了SLAM地图构建的精度与一致性。

Part 2

应用差异化与产业化路径

机器人种类的多样化导致其对激光雷达的技术需求呈现显著分化。

人形机器人与四足机器人在运动速度、场景切换频率和障碍物分布上较为接近,因此可以采用相同的半球或全景激光雷达方案,不同之处主要在安装位置和数量选择上。

例如,体积较小的四足机器人在头部安装单个激光雷达即可覆盖主要视野,而用于搜救、勘探的工业级四足机器人可能需要双雷达系统,以实现更广的覆盖和冗余感知。

人形机器人则由于人体结构遮挡,需要在胸部、背部等位置配置多台雷达,保证全方位环境建模的连续性。

 在庭院机器人领域,割草机、泳池清洁机器人、扫雪机器人等设备均可通过全景激光雷达获得持续的三维环境感知,实现无人工干预的自主作业。

这类设备的市场规模庞大,尤其在海外庭院经济成熟的地区,具备较强的价格竞争力和用户接受度。激光雷达在这些设备上的渗透,正逐步取代需要人工布设标识物或信号源的传统方案,从而降低部署成本并提升用户体验。

 工业机器人如无人叉车、自动导引车(AGV)在复杂室内外混合场景中运行,需要兼顾较高的定位精度与环境适应能力。

相比视觉与超声波等传感器,激光雷达能够更稳定地识别货架边缘、通道宽度及动态障碍物,并结合惯性测量单元(IMU)与里程计数据,实现厘米级路径规划。这在物流仓储、港口装卸等对运行效率和安全性要求极高的场景中,已成为行业主流方案。

 服务机器人市场的快速扩张同样推动了激光雷达需求的增长。酒店送餐、餐厅引导、商场巡检等应用要求机器人在动态人群中安全高效地穿行,因此比工业机器人更依赖大视场角的实时感知能力。

半球型雷达通过水平360°、垂直超宽视场的组合,确保机器人无论朝向如何变化,都能在近距范围内获取完整的空间信息,这对避免与顾客或移动障碍物发生接触至关重要。

在产业化路径上,平台化产品设计成为降低成本、扩大应用覆盖的关键策略。

通过统一硬件接口、数据输出格式与驱动协议,单一型号的激光雷达可以适配多种机器人平台,减少因不同终端设备定制化而带来的生产与研发成本。

同时,产能的稳定扩张保证了大规模出货能力,使供应商在市场需求快速增长时能够保持交付稳定性和价格竞争力。

目前,机器人用激光雷达的出货量已达到数十万台级别,其中半球型产品在多个子领域获得了广泛应用,并逐步形成市场主导地位。

小结

激光雷达在机器人领域的快速普及,既是技术成熟的结果,也是市场竞争加速的体现。随着成本下降、国产化推进,它正在从“高端选配”走向“基础标配”。

更多机器人将拥有更强的感知与自主能力,也意味着行业竞争会从单纯的硬件性能比拼,转向算法优化、系统集成和应用场景的深度适配。未来几年,全向感知将成为机器人设计的起点,而激光雷达,可能就是这场自主化与智能化竞赛中最稳定的底层支撑。

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