基于蝙蝠的回聲定位原理，Toposens ECHO ONE通過基于聲音的三角測量與復雜的噪音過濾軟件相結合，彌補了光學傳感器的缺陷。| 資料來源：Toposens

總部設在慕尼黑的高科技初創公司Toposens宣布，基于Toposens 3D超聲波回聲定位專利技術的首個商用Toposens 3D移動機器人防撞系統已投放市場。這代表了該公司經過七年多的研發和產品商業化后的一個重要里程碑。

為了滿足工業環境中對移動機器人更高的安全性的需求，Toposens 3D超聲波回聲定位傳感器ECHO ONE和Toposens處理單元，以及用于3D防撞的精密過濾器，現在已經上市，在真實的工業場景中與著名的移動機器人公司進行了嚴格的商業測試。這種與領先的技術公司一起 "共同開發 "高科技產品的做法，確保了在開始批量部署時的最高性能水平。

檢測無法檢測到的東西

隨著自主車輛行業的蓬勃發展和移動機器人，如自動叉車、AMR和AGV，經歷了指數級的增長水平，人類和機器的安全被保持在制造工作的最前沿。市場已經認識到，3D防撞是必要的，因為強制性的2D安全激光雷達只能提供二維數據輸出，不符合最高安全需求。

由于其物理特性，其他三維傳感器系統，如激光雷達或視覺，在其環境中的光學條件不利，或像叉車叉子這樣的物體靠近地面時，其感知能力有局限性。因此，它們難以很好地檢測物體，使它們成為不可靠和不充分的防撞解決方案。

傳統的一維超聲波傳感器不能提供可靠的三維防撞所需的數據，因為它只能測量簡單的距離數據（=飛行時間），相比之下，Toposens三維防撞系統能夠產生三維點云。Toposens的傳感范圍為10毫米-3000毫米。

重新定義機器人的安全

為了找到一種方法來彌補這些缺陷，并為市場提供一流的3D防撞裝置，Toposens在過去幾年中一直致力于開發其3D超聲波回聲定位傳感器的商業版本，以滿足可靠的移動機器人3D防撞裝置的需求。

基于蝙蝠的回聲定位原理，Toposens ECHO ONE通過基于聲音的三角測量與復雜的噪音過濾軟件相結合，彌補了光學傳感器的缺點。這反過來又為在完全可調的警告和停止區域內檢測到的每個障礙物實時提供了強大的三維數據輸出。更重要的是，這些區域可以被設置為動態跟蹤移動機器人的左轉或右轉，并根據車輛的速度進行調整。

傳感器將獲得的數據（由三個麥克風感知的回聲反射）以3D點云格式發送到Toposens處理單元，該處理單元配備了易于配置的先進3D防撞軟件。

在那里，根據檢測到的三維區域違規行為，Toposens處理單元向移動機器人的CPU觸發一個 "減速 "或 "停止 "命令。當沒有檢測到區域違規時，移動機器人繼續行駛。

蝙蝠視覺與壞視覺

Toposens公司首席執行官兼聯合創始人Tobias Bahnemann說："無論環境條件如何，能夠可靠地、實時地檢測多種難以檢測的障礙物，使我們能夠為客戶提供下一級別的機器人安全。我們的技術解決了光學傳感器的缺點，如LiDAR，在不利的照明條件下或透明或鏡面物體表面，可能無法檢測到地面上的物體，如叉車的叉子。接收三維數據輸出，也就是x、y和z坐標，保證了最可靠的三維防撞水平。"

Tobias Bahnemann繼續說："在生產之前，我們已經在試點項目和實際的現實生活設置中與知名公司共同開發和測試了我們的Toposens ECHO ONE近兩年。這使我們處于一個位置，我們現在可以為我們的客戶提供一個最先進的、下一代的機器人安全系統。由于現有的傳感器解決方案中缺少3D防撞功能，由于未被發現的障礙物而導致的貨物損壞，甚至是昂貴的生產停止，都會大大限制任何移動機器人系統的投資回報率。這突出了移動機器人使用一種不同的視覺技術來 "看 "他們的環境的必要性--我們稱之為 "BAT VISION"，并且很高興現在能夠進入批量生產階段。"

Toposens現在正在接受其3D超聲波防撞技術的第一個商業版本的訂單，該技術是全新的Toposens ECHO ONE。

Toposens 成立于 2015 年，總部位于德國慕尼黑。該公司的故事始于創始人亞歷山大·魯多伊 (Alexander Rudoy) 試圖開發一種使用電動機在水中獨立移動的機器魚玩具。為了避免與真魚發生碰撞，亞歷山大需要合適的傳感器來實現定向。因為找不到，他為自己的高級超聲波傳感器創建了算法。

從那時起，Toposens 就建立并開發了第一個用于三維空間物體定位的超聲波傳感器。

世界上第一個也是唯一一個用于高級 3D 防撞的 3D 超聲波傳感技術的制造商，該技術基于回聲定位的仿生原理，并且在機器人和汽車行業的各種應用中可集成和改裝。

2021 年 10 月，總部位于德國慕尼黑的 Toposens GmbH 發布了 ECHO ONE DK，這是一款用于 3D 避碰的低功耗超聲波回聲定位傳感器和開發套件。ECHO ONE DK 具有 IP67 防護等級，可在 20 cm 至 3 m 的超短工作范圍內進行 3D 物體檢測。它在超短距離內提供高達 180° 的寬視場，在 3 m 處提供高達 110° 的寬視場。ECHO ONE DK 還附帶了 Toposens 傳感器庫 (C++)、ROS 實現包和跨平臺的 Toposens 3D Visualizer。

許多不同的傳感器和傳感解決方案可供機器人和自主系統的開發人員用于感知、物體檢測和避免碰撞等操作。示例包括激光雷達、雷達、相機和超聲波傳感器。每個傳感器類（和子類）都有自己的優勢、劣勢和適用范圍。超聲波傳感器使用脈沖、高頻聲波和飛行時間測量來確定到物體的距離，與其他傳感系統相比，它們的優勢在于它們可以檢測物體，而不管其表面的構成和具有挑戰性的條件。天氣、反射等）。因此，傳統的一維超聲波傳感器具有許多特性，使其適用于近距離物體檢測和回避。然而，1D 超聲波傳感器的視野有限，無法檢測 3D 空間中的物體。Toposens 的 ECHO ONE DK 解決方案提供了傳統 1D 超聲波傳感器的優勢（魯棒性、可靠性、耐光性等），但提供了更大的傳感覆蓋范圍，為 3D 感知提供了豐富可靠的數據。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動機器人 (AMR)、自主導引車 (AGV) 和其他類型的機器人系統的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉 為 3D 感知提供豐富可靠的數據。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動機器人 (AMR)、自主導引車 (AGV) 和其他類型的機器人系統的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉 為 3D 感知提供豐富可靠的數據。這使得 ECHO ONE DK 非常適合作為自主移動機器人 (AMR)、自主導引車 (AGV) 和其他類型的機器人系統的傳感解決方案，其中 3D 空間中的感知對于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉