激光雷达对机器人有何好处？

随着 AMR 进入新的领域，且行动比以往都更加独立，仅靠摄像头可能已难以满足需求。想象一下，一辆 AMR 送货车正在街区的人行道上行驶。即便是人行道区域，也可能出现汽车、垃圾桶、行人、自行车或儿童玩具等各类障碍物，这些都会影响机器人的导航能力。

AMR 必须检测到这些障碍物，评估潜在影响，并实时做出相应反应，这一点至关重要。添加激光雷达模块可提供必要的分辨率和响应时间，从而使 AMR 能够感知环境变化（如滚入路径的球），从而快速反应并避免碰撞。图 3 演示了一个配有激光雷达的 AMR 在拥挤的人行道上移动。

图 3 在户外导航的 AMR

尽管摄像头能提供高分辨率图像，但其在精确测距方面存在局限，而这恰恰是判断 AMR 应继续行进还是调整路线的关键依据。

此外，AMR 需确保在各种光照和天气条件下正常工作。激光雷达技术既不受这些环境因素制约，也无需外部光源（而这正是基于摄像头的系统的限制因素）。

加速激光雷达在机器人中的应用

随着激光雷达的发展前景越来越明朗，设计工程师必须选择合适的方法来将这种先进的感应技术集成到系统中。首先，必须为激光雷达光学设计中的发射路径设计激光驱动电路，并为接收路径配置跨阻放大器 (TIA)，如 图 4 所示。可选方案包括在光电二极管和时间数字转换器之间为具有 TIA（如 LMH34400）的接收信号链实现单芯片设计，或选用 TLV3801 等高速比较器进行设计配对。

图 4 激光雷达光学信号链方框图

在设计传输路径时， LMH13000 集成激光驱动器可在两种操作模式（连续和脉冲）下提供高输出电流驱动，从而最大限度地减少对额外分立元件的需求。这款低电压差分信号控制电流源可实现 2% 的脉冲温度变化，上升和下降时间为 800ps，频率高达 250MHz。LMH13000 作为脉冲电流源工作时，可支持 50mA 至 5A 的输出电流。

窄脉冲和高输出电流驱动相结合，可产生更高功率的脉冲，从而使测量距离延长多达30%，同时仍能确保符合人眼安全标准。借助改进的功能，机器人可更快、更准确地检测障碍物，从而改善实时决策并在复杂环境中实现更安全的导航。

结语

在汽车和工业车辆中，激光雷达都是实现移动自主性的核心一环。实时进行物体探测和避免碰撞可提高车辆和人员的安全性。那些在电影中穿梭于日常环境的逼真的移动机器人，也许并不像我们想象的那样遥不可及。

其他资源

• 即刻使用 TI 的集成 TIA 或集成激光驱动器放大器开始激光雷达设计。
  • 查阅应用说明“飞行时间与激光雷达 – 光学前端设计”和视频“激光雷达脉冲飞行时间参考设计概览。”
  • 下载“为激光雷达和飞行时间 (ToF) 应用充分提升跨阻抗带宽的参考设计”。
  • 阅读白皮书《汽车激光雷达简介》。

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