3D超聲波傳感器是為汽車和工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計的，它通過基于聲音的三角測量與噪聲過濾軟件相結(jié)合，解決了光學(xué)傳感器的限制。

德國安全設(shè)備制造商Toposens在近日宣布推出一款用于汽車和工業(yè)車輛的3D超聲波防撞傳感器。該產(chǎn)品被稱為ECHO ONE DK，是基于專有的三維超聲波回聲定位技術(shù)。ECHO ONE DK和帶有過濾器的Toposens處理單元用于3D防撞，現(xiàn)在可以訂購。

基于蝙蝠的回聲定位原理，Toposens ECHO ONE通過基于聲音的三角測量與噪聲過濾軟件相結(jié)合，解決了光學(xué)傳感器的限制。這反過來又為在完全可調(diào)的警告和停止區(qū)域內(nèi)檢測到的每個障礙物提供實時的三維數(shù)據(jù)輸出。這些區(qū)域可以被設(shè)置為跟隨移動機(jī)器人左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，并根據(jù)車輛的速度進(jìn)行調(diào)整。

傳感器將獲得的數(shù)據(jù)（由三個麥克風(fēng)感知的回聲反射）以三維點云格式發(fā)送到Toposens處理單元，該處理單元配備了三維防撞軟件。

在那里，根據(jù)檢測到的三維區(qū)域違規(guī)行為，Toposens處理單元會向移動機(jī)器人的CPU觸發(fā) "減速 "或 "停止 "命令。當(dāng)沒有檢測到區(qū)域違規(guī)時，移動機(jī)器人繼續(xù)行駛。

Toposens的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Tobias Bahnemann說："無論環(huán)境條件如何，能夠可靠地、實時地檢測多個難以檢測的障礙物，使我們能夠為客戶提供下一級別的機(jī)器人安全。我們的技術(shù)解決了光學(xué)傳感器的缺點，如LiDARs，在不利的照明條件下或透明或鏡像物體表面，可能無法檢測到地面上的物體，如叉車的貨叉。以三維方式接收數(shù)據(jù)輸出，即以x、y和z坐標(biāo)接收數(shù)據(jù)，保證了最可靠的三維防撞水平。"

名為ECHO ONE DK的工業(yè)級傳感器開發(fā)套件是基于該公司成熟的 3D 超聲波技術(shù)的下一級開發(fā)，該技術(shù)模仿蝙蝠的回聲定位技術(shù)。

與可能受光照條件或濕氣（如霧）負(fù)面影響的現(xiàn)有傳感器技術(shù)不同，Toposens 的 ECHO ONE DK 使用回聲定位來生成強(qiáng)大的實時 3D 回聲定位數(shù)據(jù)，以在各種應(yīng)用中指導(dǎo)自主系統(tǒng)。這種 3D 超聲波傳感器的性能在惡劣環(huán)境中特別堅固（具有 IP67 防護(hù)等級），因為它耐臟，不受灰塵、煙霧和薄霧的影響。

其新的 ECHO ONE DK 的目標(biāo)很簡單：下一代機(jī)器人安全。通過一流的 3D 物體檢測（例如在 3D 空間中檢測叉車貨叉）為現(xiàn)有的典型光學(xué)測距技術(shù)的缺點提供解決方案，使 ECHO ONE DK 成為開發(fā)可靠 3D 的完美首選技術(shù)避免碰撞。

通過最先進(jìn)的系統(tǒng)功能提高 AGV 和其他機(jī)器人的安全性

由于前所未有和無與倫比的 3D 超聲波傳感功能，客戶可以提高自動導(dǎo)引車 (AGV) 和其他機(jī)器人系統(tǒng)的效率和安全性。ECHO ONE DK 可在 20cm 至 3m 的超短工作范圍內(nèi)對復(fù)雜透明物體進(jìn)行 3D 多物體檢測。它提供超寬視野，超短距離可達(dá) 180°，3m 可達(dá) 110°。其 2.2 W 的低功耗支持更長的機(jī)器人正常運行時間，并根據(jù) CE、FCC 和 IP67 法規(guī)獲得全面認(rèn)證。為了便于集成，此 DK 帶有 CAN 和 USB 接口以及以下軟件包：Toposens 傳感器庫（C++-庫）、ROS 實施包、跨平臺 Toposens 3D 可視化器。

與知名高科技公司合作以獲得最高質(zhì)量

為了確保集成到傳感器生態(tài)系統(tǒng)中的所有硬件和軟件組件達(dá)到最高標(biāo)準(zhǔn)，Toposens 與英飛凌、村田和 Nvidia 等知名高科技公司合作，提供各種高級部件，包括 XENSIVTM MEMS 麥克風(fēng)、無源元件和后處理計算平臺。

首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Tobias Bahnemann 說：“我們最大的資產(chǎn)是我們獨特的硬件配置和軟件包的創(chuàng)新組合，基于獲得專利的 3D 和飛行時間算法和噪聲過濾，將超聲回波數(shù)據(jù)處理成可靠的 3D 數(shù)據(jù)。通過我們的傳感器解決方案，可以降低操作事故的高成本，從而提高制造環(huán)境的安全性并提高 AGV 應(yīng)用的投資回報率。”

解決不可靠的近距離 3D 防撞傳感器的市場痛點

目前還沒有足夠的解決方案來應(yīng)對測距傳感器中可靠環(huán)境感知的挑戰(zhàn)，尤其是在 3D 超短距離保護(hù)機(jī)器人免受 3D 空間中物體碰撞的挑戰(zhàn)。在物流領(lǐng)域，AGV被認(rèn)為比傳統(tǒng)運輸方式更安全、更可靠。盡管如此，它們?nèi)匀蝗菀壮霈F(xiàn)死鎖和碰撞（例如，無法準(zhǔn)確檢測叉車貨叉）等導(dǎo)航管理問題，這可能導(dǎo)致高昂的維修成本和 AGV 損壞、貨物破損、生產(chǎn)中斷，最壞的情況是造成人身傷害。

雖然 AGV 市場預(yù)計將以 50% 的復(fù)合年增長率增長，但與 AGV 相關(guān)的事故每年每家工廠造成的損失高達(dá) 100.000 美元。因此，確實需要基于傳感器的高級安全功能來防止那些代價高昂的碰撞，并通過最大限度地減少誤報和死鎖來提高自動化效率。

Toposens GmbH 的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官 Alexander Rudoy 解釋道：“我們的 3D 超聲波傳感器通過精確感知其環(huán)境并可靠地檢測導(dǎo)致事故的物體（例如叉車貨叉）甚至是 AGV 路徑上的最小物品來解決這個問題，同時產(chǎn)生強(qiáng)大的耐光數(shù)據(jù)。為了將事故減少到零，對各種安全傳感器的需求不斷增長。特別是對于 3D 感知，通常使用的 2D 安全 LiDAR 無法覆蓋的區(qū)域。Toposens 擁有一流的內(nèi)置 3D 防撞功能以增加機(jī)器安全性，使其成為具有成本效益、可靠且高效的解決方案，這將幫助您的 AGV、叉車或機(jī)器人或其他應(yīng)用程序避免與各種類型的碰撞正如 IP67 防護(hù)等級所證明的那樣，即使在最惡劣的環(huán)境中也能克服障礙。”

Toposens 成立于 2015 年，總部位于德國慕尼黑。該公司的故事始于創(chuàng)始人亞歷山大·魯多伊 (Alexander Rudoy) 試圖開發(fā)一種使用電動機(jī)在水中獨立移動的機(jī)器魚玩具。為了避免與真魚發(fā)生碰撞，亞歷山大需要合適的傳感器來實現(xiàn)定向。因為找不到，他為自己的高級超聲波傳感器創(chuàng)建了算法。

從那時起，Toposens 就建立并開發(fā)了第一個用于三維空間物體定位的超聲波傳感器。

世界上第一個也是唯一一個用于高級 3D 防撞的 3D 超聲波傳感技術(shù)的制造商，該技術(shù)基于回聲定位的仿生原理，并且在機(jī)器人和汽車行業(yè)的各種應(yīng)用中可集成和改裝。

2021 年 10 月，總部位于德國慕尼黑的 Toposens GmbH 發(fā)布了 ECHO ONE DK，這是一款用于 3D 避碰的低功耗超聲波回聲定位傳感器和開發(fā)套件。ECHO ONE DK 具有 IP67 防護(hù)等級，可在 20 cm 至 3 m 的超短工作范圍內(nèi)進(jìn)行 3D 物體檢測。它在超短距離內(nèi)提供高達(dá) 180° 的寬視場，在 3 m 處提供高達(dá) 110° 的寬視場。ECHO ONE DK 還附帶了 Toposens 傳感器庫 (C++)、ROS 實現(xiàn)包和跨平臺的 Toposens 3D Visualizer。

許多不同的傳感器和傳感解決方案可供機(jī)器人和自主系統(tǒng)的開發(fā)人員用于感知、物體檢測和避免碰撞等操作。示例包括激光雷達(dá)、雷達(dá)、相機(jī)和超聲波傳感器。每個傳感器類（和子類）都有自己的優(yōu)勢、劣勢和適用范圍。超聲波傳感器使用脈沖、高頻聲波和飛行時間測量來確定到物體的距離，與其他傳感系統(tǒng)相比，它們的優(yōu)勢在于它們可以檢測物體，而不管其表面的構(gòu)成和具有挑戰(zhàn)性的條件。天氣、反射等）。因此，傳統(tǒng)的一維超聲波傳感器具有許多特性，使其適用于近距離物體檢測和回避。然而，1D 超聲波傳感器的視野有限，無法檢測 3D 空間中的物體。Toposens 的 ECHO ONE DK 解決方案提供了傳統(tǒng) 1D 超聲波傳感器的優(yōu)勢（魯棒性、可靠性、耐光性等），但提供了更大的傳感覆蓋范圍，為 3D 感知提供了豐富可靠的數(shù)據(jù)。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動機(jī)器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機(jī)器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉 為 3D 感知提供豐富可靠的數(shù)據(jù)。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動機(jī)器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機(jī)器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉 為 3D 感知提供豐富可靠的數(shù)據(jù)。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動機(jī)器人 (AMR)、自主導(dǎo)引車 (AGV) 和其他類型的機(jī)器人系統(tǒng)的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉