雷达测距、雷达避障、雷达跟随、雷达巡逻功能对比

以移动机器人(小车、AGV、AMR)场景,基于激光雷达(2D‑LiDAR)为主体,通俗区分 4 个功能:测距是底层原始能力;避障、跟随、巡逻是上层业务应用依赖测距输出的数据做算法处理。

核心概念通俗解释

  1. 雷达测距:最底层基础能力,雷达输出一圈 / 多点距离数据,只回答:某个方向障碍物离我多远,不做任何决策
  2. 雷达避障:利用测距结果做安全保护,检测到前方障碍物,执行减速、停止、绕行,目标是不撞东西
  3. 雷达跟随:雷达持续跟踪某一个目标(人 / 特定物体),机器人跟随目标运动,目标动就动、目标停就停。
  4. 雷达巡逻机器人按照预设路线往复跑,雷达用来做定位、环境校验、途中避障,完成点位巡检。

完整对比表

表格

对比维度 雷达测距 雷达避障 雷达跟随 雷达巡逻
功能层级 底层感知层(原始传感器输出) 安全控制层 交互业务层 任务业务层
核心目标 获取环境中障碍物距离信息 防止机器人发生碰撞 持续跟随指定移动目标 按路线自动往复巡检作业
输入数据 雷达原始点云、距离数值 雷达测距点云 点云聚类、目标特征提取 雷达 SLAM 地图 + 点云 + 预设路径点
算法逻辑 光飞行时间 TOF / 三角测距,输出距离 阈值判断;危险区域检测;减速 / 停止 / 绕行逻辑 目标聚类、特征匹配、目标滤波、速度跟随控制 SLAM 建图、定位、路径规划、点位调度、循环任务
输出结果 各个角度距离数组(米) 输出:减速、停机、绕行指令 输出:跟随目标的期望速度 Vx、Vy 输出:整车运动指令,到达巡检点触发动作
是否需要地图 不需要 不需要 一般不需要 必须依赖 SLAM 地图
依赖外部条件 只需要雷达硬件 雷达 + 底盘运动控制 雷达 + 底盘;最好目标有明显轮廓 雷达 + 底盘 + 导航算法 + 任务调度
典型故障现象 部分角度测距跳变、噪声大 障碍物漏检、误触发急停 跟错物体、跟丢目标、跟人时震荡 定位漂移、巡点跑偏、被障碍物卡住
典型应用 距离检测、环境感知 AGV 小车、机器人安全防护 服务机器人跟随人、AGV 跟随拖车 园区巡检机器人、仓库巡逻、安防机器人

各功能之间依赖关系

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雷达测距(基础)
    ↓
├─→雷达避障(安全防护,几乎所有机器人都要开启)
├─→雷达跟随(在测距之上做目标识别跟踪)
└─→SLAM建图 + 测距 → 雷达巡逻(最高阶任务)
  • 测距是一切的源头:没有准确测距,避障、跟随、巡逻全部失效。
  • 避障属于全局安全兜底跟随、巡逻模式运行时避障功能依然在后台生效,即使跟随人或者自动巡逻,遇到突然冒出来的障碍物依然会停下。
  • 巡逻必须地图:巡逻不能只靠单纯测距,机器人需要知道 “我现在在地图哪个位置,下一个巡检点在哪里”。单纯测距做不了巡逻。
  • 跟随不需要地图:只需要实时点云聚类,识别目标,不需要预先建图。

工程实践关键点

  1. 雷达测距:受反光物体、玻璃、强光干扰,会出现测距失效;避障、跟随都会继承这个缺陷。
  2. 雷达避障:分为近距急停区、远距减速区;要区分静态障碍物和动态目标,避免误触发。
  3. 雷达跟随痛点:容易把旁边的箱子、其他机器人误识别成跟随目标;目标被遮挡直接跟丢;目标速度突变小车容易震荡。
  4. 雷达巡逻痛点:环境发生改动(新增货架、堆物),SLAM 定位漂移;巡逻任务需要叠加避障,遇到障碍物要等待 / 绕行,不能硬闯。

选型快速判断

  • 只需要知道物体离多远:只用雷达测距
  • 机器人跑起来不要撞墙:开启雷达避障
  • 机器人跟着人走:使用雷达跟随
  • 机器人自己跑点位来回巡检:使用雷达巡逻
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