北醒光子CTO 疏达:CE30的一大步,LiDAR的一小步

 

“一款产品从最初的概念到最终落地,最有价值的东西往往并不是花哨的概念,或者是一些参数指标,更多的是来源于一些失败的案例”...



北醒光子CTO 疏达 
 

北醒(北京)光子科技有限公司成立于2015年,是一家公司专注于固态激光雷达的研发和制造的公司,也是硬蛋&英特尔机器人生态的核心企业。在前不久的硬蛋&英特尔机器人生态大会上,北醒光子CTO疏达发表了名为《CE30:我们的一大步,LiDAR的一小步》的主题演讲。

演讲中,疏达详细介绍了北醒光子最近发布新产品CE30的各项参数,以及北醒光子对激光雷达行业的看法。



疏达首先从北醒产品的命名说起。他介绍,北醒产品有统一的名称叫做“DE-LiDAR”。关于这个名称的来历,疏达称,在刚开始研发激光雷达给产品取名字的时候,团队都认为激光雷达机器人的眼睛,如果把它理论化,那什么生物的眼能力比较强呢?团队就想到了龙,就是龙的眼睛,所以产品简称就定为“DE-LiDAR”。并根据龙的进化历程,来命名产品不同代级的技术分层。




疏达以“CE30-A”为例,从最初产品的概念、到最终产品的确认,以及到最终产品的量产,讲述了经历的过程和思考,以及硬件创业中不可避免绕过去的困难和挑战。

“CE30-A”,是北醒的代际产品,疏达将样机带到了现场。疏达介绍,CE30-A和大家以往见到的激光雷达产品样子完全不一样,它的重量在200克左右。因为它是固态的激光雷达,和多线三维雷达在探测频率下,我们更多使用侦率,它的探测是4米。它是在智能搬运机器人里面非常具体细分应用去专注定制化开发的。



疏达介绍称:”CE30-A具有几个特点:它是纯固态的设计,摒弃了以往扫描式激光雷达里面所涵盖的机械式结构,没有任何一个旋转固件,这样就保证它的寿命和稳定上有了非常可靠的保证;

同时它比较容易和机器本身进行整合,在真正使用的时候,对于核心传感器来说,在整合到机器人本身的时候,安装以及安装带来的误差是不可绕过的问题,因为它是纯固态的,所以在安装之后还有自带矫正功能。

我们看到它有发射部分、接收部分,以及最后处理部分,在产品内部没有任何一个旋转的部件,这样就完全绕开机械式雷达在安装调试过程中的大量繁复而且非常容易出现问题的环节,保证在生产和效率上有了非常大的提升”。




疏达表示,在传统的线扫,激光雷达对周围360度进行扫描,如果不旋转的时候,牺牲掉的就是对于空间环境视场角牺牲,所以要尽可能把视场角做到最大,这样产品才有价值。另外,不旋转的时候,需要在探测范围之内有更高的刷新频率,给机器人提供非常及时的距离信息反馈,让它能够更加敏捷的做出对应的动作。

北醒通过在结构、设计、光学和算法层面的优化,最终出现了一个产品形态,它是132×9度的探测视场角,角分辨率1度,刷新率20Hz,满足GAV避障需求,针对搬运机器人实际的应用场景做了完全定制化的开发。疏达表示,搬运机器人它本身的机器人高度不高,而且运动轨迹和规律都相对比较一致。疏达现场展示了产品视场内探测区域图形,并表示友商做的利用多点拼接式的避障雷达。疏达指出,多点拼接式雷达是用一个一个传感器拼接起来,每一个涵盖15度左右的视场角,整合起来以后能够到达100多度。而北醒是在这132度当中有320个点,角分辨率能够到0.42度,实现精准的定位和分辨能力。



不光是在水平视场角上,在垂直的视场角上,北醒也做了延拓。单线激光扫描雷达,除了水平线之外,对上和对下都具备了探测能力。即便在低矮障碍物,或者在搬运过程中货物跌落,妨碍了机器人通行的障碍物,CE30也能够准确判断。

疏达还提出了“CE30-A”的对标产品。并对X公司T系列产品和北醒产品的维度做了对比。



疏达表示,传统的线扫激光雷达利用机械旋转结构来实现对空间单线360度的扫描。而 “CE30-A”是采用固态的设计,它的刷新频率相比较T系列的15Hz,就是对空间上同一个点在1秒钟能够获取多少数据,从15Hz提升到20Hz,在精度上是具有同等水平。如果还是以传统激光雷达线数概念做比较,单线是14线,而垂直是24线。成本方面,疏达表示北醒在产品形态,以及设计上的考量和可量产上的设计,保证了在批量使用和量产出货的时候的价格优势。



即插即用是CE30的另一个特性。疏达表示,以前的线扫激光雷达,接上雷达,再有处理板子,把处理结果反馈给机器人中控系统。而北醒雷达针对这种应用下的需求,在雷达的硬件中,在避障模式下,把数据进行算法处理,根据用户需求把最近点输出,感兴趣区域内最近点的位置信息,这样对机器人它的中控系统计算能力,以及在数据传输要求大大降低,提高了边界性和应用性,甚至在数据格式上都做到了跟T系列产品数据格式完全一样,客户直接把T系列拔下来,把我们的产品插上去就可以直接使用。



还有一点是探测区域可调。疏达表示,不同的产品它的大小体积都不一样,但北醒可以实现同一款产品能够在不同的客户或者用户机器人上都能够使用呢,客户可以根据自己想要设定的探测区域自己进行设定。



“具体看是这样的,在没有整合之前,它的视野是这样的,左侧用颜色标出的点源图,这些点源数据量很大,我们对这些点源数据进行一次过滤和处理,变成这样,可以看到这是它的探测范围,是这样一个扇形区域”。(如图所示)

疏达表示,用户对于整个扇形区域内的数据不一定都要去用,可以根据感兴趣的设置区域。比如A机器人在行走的时候是直线运动,搬运宽度是它最感兴趣的宽度,它只需要知道这个区域内的障碍物,对于其他区域的障碍物可以完全摒弃,忽视它。客户根据自己的需求在设置它的宽度以及它要探测的纵深有多大,然后就能够实时的显示在感兴趣区域之内离它最近点的距离以及角度。




激光雷达在大规模部署的情况下,不可避免的是多机同时工作,甚至会出现多机对射的情况,那么,如何避免多机对射的干扰?

疏达表示,北醒在算法上以及在底层原理上做了改进和优化,已经能够确保即使是2台在非常近的距离下对射也能够完全正常的工作,不相互影响。在开放式和半开放式的仓库内,对阳光有非常好的抗性,能够正常工作。而这些,都是在跟客户进行磨合过程中,针对具体的问题北醒做的具体的改制和优化,得来的最终产品形态。



“保证量产出货,这是非常重要的一点”,疏达称。在机器人生态大会上,疏达宣布这款产品已经正式上线,开始对客户和分销商们开放,包括硬蛋的线下平台。



“一款产品从最初的概念到最终落地,最有价值的东西往往并不是花哨的概念,或者是一些参数指标,更多的是来源于一些失败的案例”,这是疏达对于产品的看法。

疏达坦言,在过往的11个月中“CE30-A”从最初实验室的一些想法,到真正在客户的现场测试它一共出现了21次系统没有响应, 12次误报, 8次碰撞或者刮蹭,15次其他失效,加起来66次失败案例模式,这让北醒的产品在最终量产环节检验项目从48项变成了128项。也就是说这128项验证指标能够确保产品它是真正能够贴近客户使用场景,而且是能够稳定工作的。




截止到今天,北醒产品单台的持续工作时间已经超过了8000小时,如果把所有的“CE30-A”在测试的产品的总工作时长加起来,已经接近了10万小时。



作为国产自主开发的新形态激光雷达,北醒对产品进行了周全的自主知识产权保护。包括整体结构、光学设计、面阵策距方法、外观、像素应用、滤波算法,都申请了专门的专利,以保证不光在国内能用,也避免了在出海时毫无技术壁垒和障碍。





最后,疏达表示,北醒的产品全部可以满足量产,并且累计已经到万台出货量。“北醒团队有85名成员,研发团队在北京,除了自有研发量产之外,我们还和顶级的OEM合作,保证产品能够稳定生产和合作,同时我们有完备的自主知识产权体系”。


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