扫地机器人常见的5种避障技术，为什么扫地机上端凸出？VCSEL线激光 HCSEL光源 3D TOF

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随着科技的发展，扫地机逐渐走进千家万户。过往扫地机因避障能力差，工作时处处碰壁，被戏称为“人工智障”，经过近几年的发展，扫地机已能很好地解决避障问题，算是对得起“人工智能”的称号了。其实这一进步，恰恰就是核心避障功能模块技术的进步。
常见的避障方案有哪些？
① 红外对管避障（短距离感应且无测距功能）
② 单双目避障（高清晰度，但深度信息不能直接获取）
③ 结构光避障（距离远，可测距，一定情况下受环境光干扰）
④ 红外PSD传感避障（短距离，可测距，但精度不高）
⑤ 3D TOF（更多用于扫地机顶部LIDAR偏向于导航和二维平面建模，辅助避障）
红外对管避障单双目避障结构光避障红外-PSD3D TOF优势价格低清晰度高
可测距距离远
可测距价格低
可测距测距精度高劣势短距离感应
无测距功能深度信息不能直接获取
成本高一定程度上
受环境光干扰距离短
精度低分辨率低
无法识别物体
除了红外对管避障和红外PSD传感避障以外，我们来说说目前市面上主流的另外4种避障技术
基于可见光的单目摄像头 和 双目摄像头
基于不可见光-红外光的 3D TOF和 3D结构光--双线激光

1. 单/双目摄像头避障技术——视觉避障
单目避障，障碍物的形状通过单个摄像头来记录，再由算法来识别当前物体的大小和距离，但是对于数据库内不存在的物体则无法进行判断。而双目避障则不会出现这样的情况，除了拥有视觉识别特有的优势以外，双目避障系统通过双摄像头所记录的信息，利用平行拍摄的方法，识别两个摄像头所记录图像的差别，可以提供更多的数据用于识别障碍物的种类。综合来说，从实用性的角度来考量，使用双目识别技术的扫地机器人能更好地适应工作环境，同时就避障性能来说，也能够识别出更多种类的障碍物，然后再通过数据库和算法选择应对方式。

2. 3D TOF避障技术——更多偏向于LIDAR导航和二维平面建模
TOF技术从它的名字上就能大概了解其原理——time of flight，飞行时间，主要是通过发射光线，光线遇到不可穿透物体会发生反射，通过记录反射光达到接收器的时间，由于光速和光波长已知，来计算光源和物体的距离。此技术更多使用单点TOF方案，用于扫地机顶部的LIDAR通过转向扫描获得环境深度信息来辅助避障，但更多的是偏向于最终达到导航和二维平面建模的效果。
3. 3D结构光避障技术——扫地机中更多采用线激光
3D结构光方案，其原理是采用红外光源，发射出来的光经过一定的编码投影在物体上，这些图案通过物体表面反射回来时，随着物体距离的不同会发生不同的形变，图像传感器将形变后的图案拍下来。随后，通过计算拍下来的图案里的每个像素的变形量，来得到对应的视差，进而得到深度值。不过结构光方案测距范围受光斑图案影响，避障范围较小。另外强光环境下表现差，容易受光线影响。

4. 双线激光
两根交叉的线激光共同工作，再通过扫地机的移动来建立立体地图。双线激光避障的优势是对抗环境光干扰能力相对比较强；面对暗光环境，当光线变暗时，相机里的物体就基本看不清了，而在红外光的补光作用下，扫地机依然能够清晰看到前方的路，其实可以理解成扫地机器人一直拿着手电筒照射前方，而这个手电筒出来的光，我们人的肉眼看不到。而对于强光环境，环境光中的红外光比较强烈，这个时候就需要机器里的红外光足够的强来削弱环境光中的干扰。
扫地机里采用的线激光，并不是一直持续输出的，而是按照一定的频率来工作的。在相同的单位时间里，只要线激光模组更频繁地工作，扫地机就能获得更多的信息，从而帮助扫地机更快地判断出障碍物，所以不管是面对突然出现的人，宠物或者是其他杂物，扫地机都能判断障碍并躲开。

柠檬光子作为国内领先的VCSEL、HCSEL、EEL芯片的设计和生产企业，不但可以提供行业通用型的点/线激光模组，还可根据终端客户的应用场景，提供个性化定制的产品解决方案。柠檬光子线激光模组已经应用于扫地机头部客户。	为了解决不同方案的相关问题，柠檬光子分别针对性地提出了多种解决方案。
分别是：
▶面向三角法测量立体视觉的VCSEL点激光模组方案
▶面向dToF的多结VCSEL点激光模组方案
▶面向ToF的大角度平顶光场VCSEL线激光模组方案
▶面向ToF的大角度平顶光场HCSEL线激光模组方案

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