圖 1：現代人形機器人

人形機器人的一個重要方麵是探測和解讀物理環境的能力；zhengrurenleiyikaoganguanjinxingdaohangheyushijiehudongyiyang，renxingjiqirenyexuyaofuzadechuanganxitonglaizizhuyouxiaodizhixingrenwu。renxingjiqirenzhongshiyongdechangjianchuanganqileixingbaokuoshijiaoxitong（攝像頭）、雷達和激光雷達（導航和感知）、觸覺傳感器（模擬觸控）以及使機器人能夠了解自身姿勢和平衡的聽覺係統（麥克風）。本文探討了毫米波 (mmWave) 雷達傳感器在導航、識別以及將雷達與攝像頭傳感器集成方麵的優勢，從而實現人形機器人中的傳感器融合。

遠距離功能

、高運動靈敏度和隱私功能使基於雷達的傳感器集成電路 (IC) 成為位置和接近傳感設計的常用技術。雷達傳感器具有高精度
，在汽車和工業市場中也很受歡迎，用於檢測盲點
、碰撞、人員和運動。

60GHz 和 77GHz 雷達傳感器具有更高的分辨率、更高的精度和更小的外形尺寸，正在取代 24GHz 雷達傳感器。60GHz 和 77GHz 雷達頻帶支持新的應用
，例如工業機器人中的物體存在檢測以及工廠或家居移動機器人應用。

圖 2：嵌入在工業機器人中的毫米波傳感器

由於雷達能夠在惡劣天氣條件下良好運行，因此通常選擇毫米波雷達技術而不是激光雷達
、攝像頭和其他光學傳感器，以節省成本；攝像頭可能會受到光線不足和天氣的影響。雷達還具有較寬的距離和覆蓋範圍
，使傳感器能夠檢測 100 米以外的物體。由於移動機器人應用需要節省功耗，因此用戶經常使用低至 1.7mW 的雷達進行存在檢測。但是
，在各種用例場景中
，可使用雷達和激光雷達
、攝像頭或替代光學傳感器類型組合。

從功能安全的角度來看，TI 工程師在設計 IWR6843 等非接觸式雷達傳感器之前，已進行了大量的硬件和軟件開發工作，並獲得了 (TÜV) SÜD 的器件認證。所有 TI 雷達傳感器均包含內置的功能安全機製，可提供 IEC 61508 所要求的必要診斷覆蓋範圍，可在元件級別滿足高達安全完整性等級 (SIL) 2 的硬件功能。

可以通過診斷軟件庫、編譯器資質審核套件
、第三方操作係統
、開發工具和其他文檔在線獲取功能安全配套資料，從而讓工程師簡化安全設計流程和係統級認證。

在人形機器人中使用一種類型的傳感器存在明顯的局限性，包括數據收集不完整或不準確。例如，攝像頭在深度感知

、guangxianbuzuhuotancefeishijiaoyuansushihuiyudaokunnan，erjiguangleidachuanganqizehuiyinweijiqirenyidongshijiguangshangxiatiaodongerdaozhidushubuzhunque。shujushoujixianzhikenenghuidaozhidaohang
、物體操作和環境交互方麵的錯誤。

傳感器融合技術通過集成來自多個傳感器的數據
，更準確、kekaohequanmiandilejiejiqirenhuanjing，congerjiejuezhexiewenti。tongguojiehelaizigezhongchuanganmoshideshuru，renxingjiqirenkeyizuochugengmingzhidejuece，congerzengqiangzhixingfuzarenwudenengli，liruzaibupingtandedixingzhongdaohang、抓取不同形狀和大小的物體，以及在動態的真實世界環境中進行交互。

傳感器融合的優勢包括：

1. 通過合並不同傳感器的數據來提高精確度。

2. 冗餘，以便在一個傳感器發生故障時確認功能正常。

3. 通過更全麵地了解周圍環境提高環境感知能力。

4. 能夠更好地適應動態環境。

雷lei達da在zai惡e劣lie條tiao件jian下xia經jing久jiu耐nai用yong
，而er且qie在zai探tan測ce移yi動dong物wu體ti時shi非fei常chang可ke靠kao，因yin此ci是shi經jing常chang集ji成cheng到dao係xi統tong中zhong的de主zhu要yao傳chuan感gan器qi之zhi一yi。為wei了le彌mi補bu單dan一yi傳chuan感gan器qi係xi統tong的de不bu足zu
，TI 為希望更大限度提高機器人精度和感知能力的用戶提供了各種產品。TI 提供攝像頭和雷達傳感器模塊以及 IMX219 攝像頭和 IWR6843ISK EVM 毫米波雷達傳感器。該模塊實現了一種物體級融合方法，該方法應用了注重物體聚類和跟蹤的攝像頭-視覺處理鏈和雷達處理鏈，使用戶能夠跟蹤和探測三維環境中的物體。用戶演示了傳感器融合在機器人 SDK 中的諸多潛能和功能。

圖 3：采用 IMX219 和 IWR6843ISK構建的攝像頭和雷達傳感器模塊

本文探討了毫米波感應、安an全quan和he傳chuan感gan器qi融rong合he在zai實shi現xian精jing確que檢jian測ce人ren形xing機ji器qi人ren周zhou圍wei的de物wu體ti和he運yun動dong方fang麵mian的de優you勢shi。毫hao米mi波bo傳chuan感gan技ji術shu在zai昏hun暗an或huo灰hui塵chen等deng低di能neng見jian度du條tiao件jian下xia尤you為wei重zhong要yao，因yin為wei在zai這zhe些xie條tiao件jian下xia
，傳chuan統tong的de視shi覺jiao傳chuan感gan器qi可ke能neng不bu可ke靠kao。毫hao米mi波bo雷lei達da成cheng本ben低di
、功耗更低，而且能在惡劣天氣條件下工作
，因此成為機器人應用的潛在選擇。

本文還介紹了功能安全和傳感器融合技術，這些技術對於人形機器人在複雜環境中的可靠運行至關重要。憑借 (TÜV) SÜD 內置的功能安全機製和器件安全認證，TI 雷達器件可提供 IEC 61508 所需的必要診斷覆蓋範圍，可在元件級別滿足高達 SIL 2 的硬件功能。將支持安全功能的雷達與激光雷達、攝像頭或其他光學傳感器相結合，有助於提高物體探測的準確性
、故障冗餘性
、決策能力以及機器人行為的實時調整
，從而提高人形機器人係統的自主性和安全性。

文章來源：德州儀器