室外搬运这件事,比室内难在哪 我们做了好几年的室内 AGV 项目,去年开始有客户问能不能做室外版本。一开始觉得应该差不多,不就是把室内的方案搬到室外吗?后来实际做下来发现,完全不是一回事。 室内和室外的本质区别 室内环境是可控的——地面平整,光照稳定,温度恒定,没有雨也没有风。雷达在这种环境里工作,基本上闭着眼都能跑。 室外就不一样了。地面可能是柏油路,也可能是碎石路、泥地、草地;光照从早到晚一直在变;下过雨之后地面反光;冬天路面结冰;夏天太阳直射雷达外壳温度能到五六十度。 室内方案搬到室外,最先出问题的一般是定位。室内靠激光雷达做 SLAM,墙壁、货架、柱子这些特征点稳定不变,建好图之后导航很稳。室外呢?草坪上的草每天都在长,树的影子随太阳移动,停着的车可能开走了又换了一辆停过来。静态地图很快就过时了。 所以我们做室外搬运方案的时候,几个关键的传感器选型标准跟室内完全不同。 M360 在室外场景的三个关键能力 我们最终选了 M360,核心原因不是某一个参数特别突出,而是几个能力组合起来刚好匹配室外场景的需求。 第一个是双回波。 这个在室内用不太上,但到了室外就很有用了。 室外最常见的干扰是雨滴和水雾。下雨天搬运货物是刚需——客户不会因为下雨就不发货了。单回波雷达遇到雨滴,会产生大量虚假回波,点云里全是噪点,算法分不清哪些是真实障碍物,哪些是雨滴。这就好比人在大雨里开车,雨刷器坏了,挡风玻璃全是水,看不清前面有什么。 M360 的双回波模式可以部分解决这个问题。雨滴很小,第一回波打在雨滴上,第二回波会穿过雨滴打到后面的真实物体上。算法层面可以通过对比第一回波和第二回波的距离差异,把雨滴噪点过滤掉。 效果不是完美的——暴雨的时候噪点还是很多,但中雨和小雨基本上能正常工作。我们实测过,在小雨(降雨量 <5mm/h)条件下,双回波模式的点云质量跟晴天几乎一样;中雨(5~15mm/h)条件下,有少量噪点但不影响导航;大雨(>15mm/h)条件下,建议降速或者暂停作业。 第二个是工作温度。 M360 的工作温度范围是 -10°C~+60°C,这个范围对大部分室外场景是够用的。 为什么温度很重要?激光雷达内部有激光发射器和光电探测器,这些器件对温度敏感。温度过高,激光器的发射功率会下降,测距能力变弱;温度过低,电子器件的响应速度变慢,点云帧率可能下降。 北方冬天,室外温度到 -10°C 以下的场景很常见。如果雷达的工作温度下限只有 -20°C,听着有余量,但实际上在冷启动阶段(雷达从室内拿到室外),温度变化速率很快,内部器件可能还没来得及适应环境温度。M360 的 -10°C 下限在日常使用中基本够用——毕竟室外搬运一般不会在极端低温下作业,客户也会给机器做保温处理。 南方夏天更要注意。太阳直射下,雷达外壳温度可能比环境温度高 20~30°C。环境温度 35°C 的话,外壳温度可能到 55~65°C。M360 的 +60°C 上限在这里就比较吃紧了。我们给客户的建议是给雷达加一个遮阳板,能降低外壳温度 10°C 左右。 第三个是 IP67。 室外搬运几乎是全天候作业,IP67 是标配。不光是防雨,还有防尘——工地、矿区、码头这些地方的粉尘比室内大得多。IP67 的完全防尘能力在这种环境下比 IP54/IP65 靠谱得多。 我们之前测试过一款 IP54 的雷达,放在工地仓库外面用了两个月,拆开检查的时候镜头上有一层细密的灰尘,擦干净之后发现灰尘已经渗进了光学组件的缝隙里,很难彻底清理。IP67 的 M360 用了同样长时间,拆开检查,内部干干净净。 5cm 盲区在室外的用处 室外场景的障碍物跟室内不太一样。室内的障碍物主要是货架、柱子、墙壁,都是规则的形状和明确的边界。室外的障碍物更杂——石头、台阶、路沿石、消防栓、低矮的花丛、地上的井盖凸起…… 这些障碍物有一个共同点:体积小、高度低。路沿石一般只有 10~15cm 高,消防栓高度在 50~80cm,井盖凸起可能只有 2~3cm。 M360 的 5cm 盲区在这种环境下比 Mid-360 的 10cm 有明显优势。路沿石 15cm 高,10cm 盲区的雷达能提前 5cm 检测到,5cm 盲区的雷达能提前 10cm 检测到。别小看这 5cm 的提前量——机器人以 1m/s 的速度行驶时,5cm 意味着多 50ms 的反应时间。 在室外搬运场景下,机器人的行驶速度一般 0.5~1.5m/s,不算快,但室外地面的摩擦系数比室内低(尤其是雨后的柏油路或瓷砖地面),刹车距离更长。多 50ms 的反应时间可能就是碰到路沿石和避开的区别。 供电和实际接线 室外搬运机器人的供电方案比室内复杂。室内 AGV 一般用 24V 锂电池,供电稳定。室外搬运机器人因为要应对更重的负载和更长的行驶距离,很多用 48V 甚至更高的电池方案。 M360 的供电范围 12~32V,48V 电池不能直接接,需要加一个降压模块。Mid-360 的 9~27V 范围更窄,连 33.6V 的 8S 锂电池全充都接不住,更别说 48V 了。 所以两个雷达在 48V 方案下都需要降压,没有本质区别。但 M360 的 32V 上限比 Mid-360 的 27V 宽,在 24V 和 33.6V 这两个常见的电池方案下可以直连,省掉降压模块,减少一个故障点。 GPS 和惯导配合 室外搬运一般不会只靠激光雷达。GPS(或北斗)提供全局定位,惯导(IMU)提供短期姿态估计,激光雷达做局部精细感知和避障。 M360 内置 6 轴 IMU,可以直接输出加速度和角速度数据。这个数据可以跟外部的 GPS 做融合,也可以作为惯导系统的补充数据源。 在 GPS 信号被遮挡的区域(比如在建筑物旁边、桥下、隧道里),M360 的 SLAM 可以接管定位,保持机器人继续导航。GPS 信号恢复之后,再切回 GPS 定位。这种无缝切换在室外场景下很常见,也是室外方案比室内方案复杂的一个地方。 一个真实的对比 客户之前用 Mid-360 做过一个室内的搬运项目,效果不错。做室外版本的时候,一开始直接沿用了 Mid-360,但遇到了两个问题: 一是下雨天点云质量差。他们的仓库在室外,有时候装卸货的时候正好下雨,Mid-360 在雨天的点云里大量噪点,避障算法误判频繁,机器人走几步就停下来不敢动了。 二是太阳暴晒后外壳温度高。夏天中午在户外连续工作两三个小时之后,雷达外壳摸起来烫手,点云数据偶发性丢失。查了一下,Mid-360 的工作温度上限是 +55°C,外壳温度超过这个值之后激光器会自动降功率保护。 换成 M360 之后,下雨天开双回波模式,点云质量明显改善,小雨天基本不影响作业。温度方面,+60°C 的上限比 Mid-360 多了 5°C 余量,加上遮阳板之后没有再出现降功率的情况。 不过 M360 也不是完美的——它的测距 50m 比 Mid-360 的 70m 短。在室外场景下,50m 的测距够不够用?对搬运机器人来说,50m 绝对够用了。搬运机器人的安全刹车距离一般不超过 3m(速度 1.5m/s 的时候),50m 的探测距离有足够的余量。70m 和 50m 的差异在搬运场景下感知不到。 以上基于实际项目测试,M360 参数以坦途智行官方为准。