激光雷達（LiDAR / Laser Radar）是激光探測及測距系統(tǒng)的簡稱，是以發(fā)射激光束探測目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達系統(tǒng)。激光雷達以其分辨率高，隱蔽性好、抗有源干擾能力強，低空探測性能好，體積小、質(zhì)量輕等特點，廣泛應(yīng)用于**駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS，Advanced Driving Assistance System）。激光雷達的工作原理是向目標(biāo)發(fā)射探測信號（激光束），然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號（目標(biāo)回波）與發(fā)射信號進行比較，作適當(dāng)處理后，就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而對目標(biāo)進行探測、跟蹤和識別。

激光雷達的種類

簡單來說，激光雷達的基礎(chǔ)功能是測量和掃描，基于大面積的測量和掃描，可以實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的地圖構(gòu)建與障礙物檢測從而進行安全避障等。近幾年，隨著激光雷達技術(shù)的不斷發(fā)展以及成本的大幅下降，激光雷達的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛，如智能物流、自動駕駛、車路協(xié)同等。

在物流領(lǐng)域，激光雷達主要應(yīng)用于類Kiva機器人、AGV、無人叉車等物流移動機器人，起到導(dǎo)航與避障的作用。因此從功能上來看，激光雷達主要有兩大類。

1.導(dǎo)航型激光雷達

導(dǎo)航型激光雷達技術(shù)門檻相對較高，要求具有一定的精度及角分辨率（指成像系統(tǒng)或系統(tǒng)的一個部件的分辨能力），其主要作用是構(gòu)建地圖，在物流移動機器人行走過程中通過實時掃描周圍環(huán)境，并與原來生成的地圖匹配確定物流移動機器人的位置，幫助機器人按照指定路徑行走。導(dǎo)航型雷達通常安裝位置較高，如安裝于叉車AGV等設(shè)備的頂部等，也具備一定的遠距離障礙物探測防撞功能，但由于安裝位置較高，避障功能有限。

2.避障型（安全防護型）激光雷達

通常安裝于物流移動機器人車身四周（如車頭兩側(cè)），通過與車體聯(lián)動，當(dāng)探測到障礙物時，系統(tǒng)可以控制物流移動機器人減速或者停止，從而達到避障等安全防護的目的。此外，此類雷達也可以傾斜安裝在導(dǎo)航型雷達下面，其掃描探測區(qū)域可以形成斜切面，從而探測具有一定高度的物體。安全避障型雷達的技術(shù)門檻總體低于導(dǎo)航型雷達，但其對目標(biāo)物的識別能力要求比較高。

鐳神智能相關(guān)負責(zé)人補充介紹稱，從具體產(chǎn)品類別上來看，又可以分為機械式激光雷達、混合固態(tài)激光雷達、純固態(tài)激光雷達等等，目前物流移動機器人領(lǐng)域的主流產(chǎn)品主要是機械式激光雷達和混合固態(tài)激光雷達。例如，通常安裝于車身四周的激光雷達主要有2D單線機械式激光雷達、多線機械式和混合固態(tài)激光雷達兩類，其中后兩者可以實現(xiàn)無人叉車、AGV、物流移動機器人的3D立體安全防護。

另據(jù)興頌機器人相關(guān)負責(zé)人表示，激光雷達搜集點云數(shù)據(jù)（包括點的距離和強度）后，還可以實現(xiàn)SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）導(dǎo)航。不過，由于激光雷達掃描光束受物體遮擋的原因，難以一次掃描獲取整個物體的三維點云數(shù)據(jù)，因此需要從不同的位置和角度對物體進行多次掃描。此外，機械式激光雷達還分為多線激光雷達和單線激光雷達，室內(nèi)物流移動機器人多采用單線激光雷達，對于室外物流移動機器人，如無人物流車，以及不同廠區(qū)間的重型轉(zhuǎn)運AGV多采用多線激光雷達，并與GPS等設(shè)備配合使用，滿足不同場景需求。

解決方案豐富

隨著物流移動機器人行業(yè)的快速發(fā)展，進入該領(lǐng)域的企業(yè)和解決方案也越來越豐富。從供應(yīng)商來看，SICK、倍加福、基恩士、勞易測、Velodyne等國際**品牌，以及科力、興頌機器人、鐳神智能、歐鐳激光等一大批快速成長的國內(nèi)企業(yè)，均推出了豐富的產(chǎn)品及解決方案，助力該行業(yè)技術(shù)升級發(fā)展。

這一趨勢從近幾年的CeMAT ASIA展會上也得到凸顯，針對物流移動機器人的激光雷達產(chǎn)品展示越來越多。今年，SICK在AGV上展示的導(dǎo)航類傳感器、防撞類傳感器和其他檢測類傳感器三大類傳感器共有20多種產(chǎn)品，其中激光雷達產(chǎn)品包括具有安全防撞、精準(zhǔn)導(dǎo)航等功能的nanoScan3安全激光掃描儀，以及可以實現(xiàn)大場景輪廓掃描的云平臺輪廓掃描系統(tǒng)以及安全防護解決方案等。

SICK 在 CeMAT ASIA 2021 展會上展示的應(yīng)用于 AGV 的激光雷達解決方案

在CeMAT ASIA 2021上，勞易測也展示了SLAM導(dǎo)航及避障應(yīng)用，利用激光雷達的高分辨率和高檢測距離，可有效地繪制出大范圍的場景地圖，并在AGV運行過程中進行實時地圖切換。據(jù)勞易測介紹，RSL激光雷達具有精準(zhǔn)的重復(fù)測量精度，并對深色物體及高反光物體不敏感，同時在數(shù)據(jù)輸出方面可以對反光強度進行量化輸出。這樣的設(shè)計可使AGV設(shè)備在單一通道環(huán)境下也可以有效區(qū)分行進路線和狀態(tài)；本地化SLAM導(dǎo)航方案可以有效節(jié)約用戶的使用成本，并針對不同的應(yīng)用場景采用單雷達定位及雙雷達數(shù)據(jù)耦合定位方式。

激光雷達市場龍頭企業(yè)Velodyne也針對物流移動機器人領(lǐng)域的需求推出了眾多產(chǎn)品。據(jù)Velodyne亞太區(qū)執(zhí)行總監(jiān)翁煒介紹，如 Puck 激光雷達傳感器可以提供高能效和環(huán)繞視圖，它的外形緊湊，適用于短距離傳感，且成本較低，這些優(yōu)勢使其成為物流移動機器人應(yīng)用方案的理想選擇。創(chuàng)新的固態(tài)激光雷達傳感器Velarray M1600，補盲固態(tài)激光雷達Velabit?，兼容性高，便于集成組裝，而且價格低廉，也可為工業(yè)環(huán)境中的移動機器人應(yīng)用提供服務(wù)。其中，Velarray M1600采用Velodyne突破性的micro-lidar陣列架構(gòu)（MLA），為安全導(dǎo)航提供出色的近場感知功能，可在各種具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境條件下支持室內(nèi)物流移動機器人以及“*后一公里”配送機器人等在沒有人工干預(yù)的情況下自主、安全地運行。Velabit?解決了自動駕駛解決方案的成本、安全和設(shè)計挑戰(zhàn)，同時性能先進，可滿足Velodyne客戶對超寬視場（FoV）和更高分辨率的需求。

Velodyne Velarray M1600

Velodyne Velabit TM

隨著近幾年物流移動機器人的快速發(fā)展，一大批激光雷達國產(chǎn)品牌也不斷成長，迅速壯大，推出了眾多高質(zhì)量產(chǎn)品。

例如，隸屬于山東省科學(xué)院的科力是中國光電安全保護裝置技術(shù)領(lǐng)域的代表性企業(yè)，已經(jīng)形成了LS2系列激光雷達、KLM型激光雷達、LSPDmini型安全激光掃描儀、LD系列單點激光雷達、LSE型激光雷達等較為全面的激光雷達產(chǎn)品系列。目前，科力已經(jīng)與國內(nèi)多家物流移動機器人企業(yè)形成了穩(wěn)定的合作。

鐳神智能作為國內(nèi)激光雷達**企業(yè)，在智慧物流領(lǐng)域主要提供車規(guī)級1550nm/905nm混合固態(tài)激光雷達、多線和單線機械式激光雷達；并自研激光雷達專用芯片、1550nm光纖激光器及光纖器件、高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等；以及提供基于激光雷達的AGV&無人叉車、移動機器人、低速無人車等2D和3D智能化系統(tǒng)解決方案。公司代表性產(chǎn)品包括安裝于前向的CH128X1、LS27X遠距離和CH64W大視場補盲混合固態(tài)激光雷達；安裝于車頂，用于3D建模的3D SLAM CX系列機械式激光雷達；N和M系列2D導(dǎo)航激光雷達，W系列2D避障激光雷達等。

鐳神智能 3D SLAM 無人叉車，具有 360 °三維感知能力，自主精準(zhǔn)識別、對位棧板，多重安全防護預(yù)警等功能

歐鐳激光的激光雷達產(chǎn)品主要包括2D激光雷達、3D激光雷達以及激光測距傳感器設(shè)備。其中，自主開發(fā)的2D激光雷達傳感器主要包括導(dǎo)航型LR-1FA、迷你LR-1BS2270°、迷你 LR-1BS3&5 270°三大產(chǎn)品系列，水平掃描角度有270°和360°兩個不同版本，可以滿足大部物流移動機器人在安全避障、近距離導(dǎo)航方面的需求。3D激光雷達LR-16F是由歐鐳激光開發(fā)的具有自有技術(shù)產(chǎn)權(quán)的小尺寸多通道激光雷達，具有360°（水平）和±15°（垂直）掃描角度，100米檢測范圍。

歐鐳激光雷達解決方案

技術(shù)不斷升級 國產(chǎn)品牌崛起

從以上豐富的產(chǎn)品和解決方案不難看出，激光雷達技術(shù)正不斷發(fā)展升級。

首先，性能大幅提升，無論測量精度、測量范圍、角度分辨率、點云密度、點云穩(wěn)定性、抗環(huán)境干擾能力等方面，均在不斷提高，這些也是綜合評價激光雷達產(chǎn)品優(yōu)劣和適用性的重要指標(biāo)。例如，興頌機器人*新推出的HE系列320°TOF激光傳感器不僅體積小，還擁有*遠30米測量半徑，*小0.025°的角度分辨率，讓小型物流移動機器人可以獲得更加穩(wěn)定、真實的點云數(shù)據(jù)。

興頌機器人激光雷達

其次，成本大幅下降。據(jù)鐳神智能相關(guān)負責(zé)人表示，隨著激光雷達性能的持續(xù)提升，其價格也在不斷下降，特別是國內(nèi)產(chǎn)品價格更是占據(jù)了較大優(yōu)勢。“比如鐳神智能通過在激光雷達集成化技術(shù)上的突破，保證產(chǎn)品性能的同時，可以將成本降得很低。”他進一步舉例表示，鐳神智能通過使用16線或32線激光雷達替代價格昂貴的反光板雷達，可以快速完成大空間及復(fù)雜環(huán)境的3D SLAM建圖，為客戶提供從激光雷達單品到整體解決方案的靈活性選擇，且整體方案費用僅為原反光板雷達方案的1/3，甚至更低。

此外，行業(yè)對安全性的重視程度在不斷提高。“安全是許多物流公司的***要務(wù)。激光雷達的需求增長，不僅集中在物流移動機器人本身，也包括機器人的運行環(huán)境。由于倉庫的照明條件普遍不夠理想，在光線不足的情況下，激光雷達比攝像頭更具有優(yōu)勢，可以保障倉庫安全，并且保護倉庫人員和貨物的隱私，提供定位和檢測能力。”翁煒表示，“激光雷達是服務(wù)于安全的科技產(chǎn)品，Velodyne設(shè)計激光雷達解決方案時，始終將安全放在首位。”

面對物流移動機器人行業(yè)旺盛的需求，國內(nèi)外企業(yè)均在努力拓展市場。國內(nèi)企業(yè)不斷突破“卡脖子”技術(shù)，實現(xiàn)技術(shù)上的升級，如鐳神智能表示已經(jīng)具備自研自產(chǎn)激光雷達芯片的能力；國外品牌除了推出更高性價比的產(chǎn)品以外，在本地化服務(wù)方面也在進一步努力。但總的來看，由于國外產(chǎn)品價格偏高，貨期較長，服務(wù)響應(yīng)不夠及時等因素，國產(chǎn)企業(yè)增勢更為明顯，特別是在避障型激光雷達這一品類，市場占比越來越高。以興頌機器人為例，據(jù)相關(guān)負責(zé)人介紹，公司近幾年大都保持在20%～30%的穩(wěn)定增長，2021年激光雷達銷量將達到上萬套。

鐳神智能相關(guān)負責(zé)人也表示，隨著激光雷達技術(shù)逐漸成熟，以鐳神智能為代表的3D SLAM無人叉車/AGV導(dǎo)航系統(tǒng)方案已大量應(yīng)用于智慧物流市場，預(yù)計在未來幾年內(nèi)將迎來市場大爆發(fā)。“國內(nèi)激光雷達廠商的崛起可以加快物流移動機器人行業(yè)智能化時代的到來，芯片自研、核心關(guān)鍵元器件技術(shù)、集成化技術(shù)的突破，可以保證在產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性、一致性足夠高的前提下，控制成本，降低激光雷達售價，讓客戶可以批量投入使用，從而快速推動物流移動機器人行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型。”他進一步強調(diào)了激光雷達技術(shù)發(fā)展對于整個物流移動機器人行業(yè)發(fā)展的重要作用。