3D超声波传感器是为汽车和工业应用而设计的，它通过基于声音的三角测量与噪声过滤软件相结合，解决了光学传感器的限制。

德国安全设备制造商Toposens在近日宣布推出一款用于汽车和工业车辆的3D超声波防撞传感器。该产品被称为ECHO ONE DK，是基于专有的三维超声波回声定位技术。ECHO ONE DK和带有过滤器的Toposens处理单元用于3D防撞，现在可以订购。

基于蝙蝠的回声定位原理，Toposens ECHO ONE通过基于声音的三角测量与噪声过滤软件相结合，解决了光学传感器的限制。这反过来又为在完全可调的警告和停止区域内检测到的每个障碍物提供实时的三维数据输出。这些区域可以被设置为跟随移动机器人左转或右转，并根据车辆的速度进行调整。

传感器将获得的数据（由三个麦克风感知的回声反射）以三维点云格式发送到Toposens处理单元，该处理单元配备了三维防撞软件。

在那里，根据检测到的三维区域违规行为，Toposens处理单元会向移动机器人的CPU触发 "减速 "或 "停止 "命令。当没有检测到区域违规时，移动机器人继续行驶。

Toposens的首席执行官兼联合创始人Tobias Bahnemann说："无论环境条件如何，能够可靠地、实时地检测多个难以检测的障碍物，使我们能够为客户提供下一级别的机器人安全。我们的技术解决了光学传感器的缺点，如LiDARs，在不利的照明条件下或透明或镜像物体表面，可能无法检测到地面上的物体，如叉车的货叉。以三维方式接收数据输出，即以x、y和z坐标接收数据，保证了最可靠的三维防撞水平。"

名为ECHO ONE DK的工业级传感器开发套件是基于该公司成熟的 3D 超声波技术的下一级开发，该技术模仿蝙蝠的回声定位技术。

与可能受光照条件或湿气（如雾）负面影响的现有传感器技术不同，Toposens 的 ECHO ONE DK 使用回声定位来生成强大的实时 3D 回声定位数据，以在各种应用中指导自主系统。这种 3D 超声波传感器的性能在恶劣环境中特别坚固（具有 IP67 防护等级），因为它耐脏，不受灰尘、烟雾和薄雾的影响。

其新的 ECHO ONE DK 的目标很简单：下一代机器人安全。通过一流的 3D 物体检测（例如在 3D 空间中检测叉车货叉）为现有的典型光学测距技术的缺点提供解决方案，使 ECHO ONE DK 成为开发可靠 3D 的完美首选技术避免碰撞。

通过最先进的系统功能提高 AGV 和其他机器人的安全性

由于前所未有和无与伦比的 3D 超声波传感功能，客户可以提高自动导引车 (AGV) 和其他机器人系统的效率和安全性。ECHO ONE DK 可在 20cm 至 3m 的超短工作范围内对复杂透明物体进行 3D 多物体检测。它提供超宽视野，超短距离可达 180°，3m 可达 110°。其 2.2 W 的低功耗支持更长的机器人正常运行时间，并根据 CE、FCC 和 IP67 法规获得全面认证。为了便于集成，此 DK 带有 CAN 和 USB 接口以及以下软件包：Toposens 传感器库（C++-库）、ROS 实施包、跨平台 Toposens 3D 可视化器。

与知名高科技公司合作以获得最高质量

为了确保集成到传感器生态系统中的所有硬件和软件组件达到最高标准，Toposens 与英飞凌、村田和 Nvidia 等知名高科技公司合作，提供各种高级部件，包括 XENSIVTM MEMS 麦克风、无源元件和后处理计算平台。

首席执行官兼联合创始人 Tobias Bahnemann 说：“我们最大的资产是我们独特的硬件配置和软件包的创新组合，基于获得专利的 3D 和飞行时间算法和噪声过滤，将超声回波数据处理成可靠的 3D 数据。通过我们的传感器解决方案，可以降低操作事故的高成本，从而提高制造环境的安全性并提高 AGV 应用的投资回报率。”

解决不可靠的近距离 3D 防撞传感器的市场痛点

目前还没有足够的解决方案来应对测距传感器中可靠环境感知的挑战，尤其是在 3D 超短距离保护机器人免受 3D 空间中物体碰撞的挑战。在物流领域，AGV被认为比传统运输方式更安全、更可靠。尽管如此，它们仍然容易出现死锁和碰撞（例如，无法准确检测叉车货叉）等导航管理问题，这可能导致高昂的维修成本和 AGV 损坏、货物破损、生产中断，最坏的情况是造成人身伤害。

虽然 AGV 市场预计将以 50% 的复合年增长率增长，但与 AGV 相关的事故每年每家工厂造成的损失高达 100.000 美元。因此，确实需要基于传感器的高级安全功能来防止那些代价高昂的碰撞，并通过最大限度地减少误报和死锁来提高自动化效率。

Toposens GmbH 的联合创始人兼首席技术官 Alexander Rudoy 解释道：“我们的 3D 超声波传感器通过精确感知其环境并可靠地检测导致事故的物体（例如叉车货叉）甚至是 AGV 路径上的最小物品来解决这个问题，同时产生强大的耐光数据。为了将事故减少到零，对各种安全传感器的需求不断增长。特别是对于 3D 感知，通常使用的 2D 安全 LiDAR 无法覆盖的区域。Toposens 拥有一流的内置 3D 防撞功能以增加机器安全性，使其成为具有成本效益、可靠且高效的解决方案，这将帮助您的 AGV、叉车或机器人或其他应用程序避免与各种类型的碰撞正如 IP67 防护等级所证明的那样，即使在最恶劣的环境中也能克服障碍。”

Toposens 成立于 2015 年，总部位于德国慕尼黑。该公司的故事始于创始人亚历山大·鲁多伊 (Alexander Rudoy) 试图开发一种使用电动机在水中独立移动的机器鱼玩具。为了避免与真鱼发生碰撞，亚历山大需要合适的传感器来实现定向。因为找不到，他为自己的高级超声波传感器创建了算法。

从那时起，Toposens 就建立并开发了第一个用于三维空间物体定位的超声波传感器。

世界上第一个也是唯一一个用于高级 3D 防撞的 3D 超声波传感技术的制造商，该技术基于回声定位的仿生原理，并且在机器人和汽车行业的各种应用中可集成和改装。

2021 年 10 月，总部位于德国慕尼黑的 Toposens GmbH 发布了 ECHO ONE DK，这是一款用于 3D 避碰的低功耗超声波回声定位传感器和开发套件。ECHO ONE DK 具有 IP67 防护等级，可在 20 cm 至 3 m 的超短工作范围内进行 3D 物体检测。它在超短距离内提供高达 180° 的宽视场，在 3 m 处提供高达 110° 的宽视场。ECHO ONE DK 还附带了 Toposens 传感器库 (C++)、ROS 实现包和跨平台的 Toposens 3D Visualizer。

许多不同的传感器和传感解决方案可供机器人和自主系统的开发人员用于感知、物体检测和避免碰撞等操作。示例包括激光雷达、雷达、相机和超声波传感器。每个传感器类（和子类）都有自己的优势、劣势和适用范围。超声波传感器使用脉冲、高频声波和飞行时间测量来确定到物体的距离，与其他传感系统相比，它们的优势在于它们可以检测物体，而不管其表面的构成和具有挑战性的条件。天气、反射等）。因此，传统的一维超声波传感器具有许多特性，使其适用于近距离物体检测和回避。然而，1D 超声波传感器的视野有限，无法检测 3D 空间中的物体。Toposens 的 ECHO ONE DK 解决方案提供了传统 1D 超声波传感器的优势（鲁棒性、可靠性、耐光性等），但提供了更大的传感覆盖范围，为 3D 感知提供了丰富可靠的数据。这使得 ECHO ONE DK 非常适合作为自主移动机器人 (AMR)、自主导引车 (AGV) 和其他类型的机器人系统的传感解决方案，其中 3D 空间中的感知对于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉 为 3D 感知提供丰富可靠的数据。这使得 ECHO ONE DK 非常适合作为自主移动机器人 (AMR)、自主导引车 (AGV) 和其他类型的机器人系统的传感解决方案，其中 3D 空间中的感知对于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉 为 3D 感知提供丰富可靠的数据。这使得 ECHO ONE DK 非常适合作为自主移动机器人 (AMR)、自主导引车 (AGV) 和其他类型的机器人系统的传感解决方案，其中 3D 空间中的感知对于安全和高效的操作是必要的。——丹·卡拉