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在物流行業,物流需求持續擴大,但同時也面臨著嚴重的勞動力短缺問題。
越來越多的業內企業開始考慮引進智慧物流系統,利用AGV(無人搬運車)和AMR(自主移動機器人)等執行工作。然而,也有很多企業擔心安全性和系統管理等方面的問題。
實際上,ISO對功能安全的要求也很高,能夠確保安全性的智能感測技術和模塊已經逐漸成為不可或缺的存在。
在這種背景下,旨在構建更安全更安心的智慧物流系統、并且能夠更精準地感測更遠的距離、不易受到陽光干擾的ROHM先進LiDAR(3D感測和距離感測)技術備受矚目。
目前正在不斷推進導入的物流系統是利用最新的物聯網(IoT)和人工智能(AI)技術及數據來優化物流業務、提高物流效率,用更智能的可持續方式來運輸和配送貨物。
例如,駕駛輔助系統可以減輕駕駛員的負擔并提高駕駛安全性。另外,如果能夠利用物聯網技術實時收集數據,就可以推算出更高效的配送路線,從而更快地配送更多的包裹。還有,如果能夠使用AGV和AMR等設備實現自動收發和分揀包裹的工作,就可以更快速且更準確地完成物流操作,避免勞動力短缺的問題。這種智慧物流系統的關鍵是先進的感測技術。
隨著電商的普及和發展,物流量與日俱增,隨之而來的是物流行業勞動力嚴重短缺,并且已經成為常態,甚至帶來員工工作時間過長等問題。引進智慧物流系統可以促進工作自動化、節省勞動力、提升效率、減少工作量、縮短工作時間、削減運營經費等,有助于解決物流行業面臨的一些問題,但要全面普及智慧物流系統,仍然存在一些需要解決的課題。
在實現智慧物流所不可或缺的感測技術中,最重要的是LiDAR( Light Detection And Ranging)技術。
LiDAR是一種感測技術,通過發射激光并測量激光從對象物反射回來所需的時間來精確測量到對象物的距離、對象物的形狀和位置等。另外,利用LiDAR還可以實現一種稱為“SLAM(Simultaneous Localization and Mapping ) ”的技術,該技術可以同時“識別自身位置”并“創建周圍環境地圖”。
采用好的LiDAR產品可以獲得以下好處:

利用SLAM技術,可以根據從傳感器獲得的信息,為各種設備同時識別自身位置和創建周圍環境地圖。比如在機器人應用中,首先會推算機器人的位置并根據其位置創建地圖,然后會根據該地圖更準確地推算機器人的位置。
如果沒有SLAM,機器人就無法識別周圍環境并自主行動。
再比如,當使用AGV或AMR從倉庫中搬運物料和庫存并將產品配送到交付的最后一公里時,利用SLAM技術可以實時檢測車輛、行人和庫存產品等移動物體,并確定和追蹤其確切位置。
在通過機械臂進行的理貨、分揀和庫存管理等工作中,也可以利用SLAM準確掌握自身位置和周圍環境,從而實現高效且安全的自動化工作。
也就是說,SLAM是實現智慧物流系統的必備技術。
這種SLAM技術的核心技術包括LiDAR、攝像頭、ToF等尖端感測技術。
其中,在人、貨物和車輛繁忙進出的物流現場使用的AGV和AMR,需要能夠準確識別與特別是前方物體之間的距離,LiDAR由于具有測距精度高、最遠探測距離長的特點而得以廣泛使用。
SLAM技術的進步將會促進自主移動系統的進一步發展,從而實現更加智能的智慧物流。


由于LiDAR可以實時檢測障礙物、危險和其他潛在風險,因而可以防止碰撞、事故以及對貨物和基礎設施的損壞。另外,LiDAR還可用于設施周界監控、入侵檢測、安防監控等應用,可以提高整個物流系統的安全保障能力。

利用LiDAR檢測到的物體位置和方向相關的準確的實時數據,可以優化物流操作,實現物流合理化。還可以提高供應鏈的可視性并加強可追溯性,有助于降低勞動力成本和優化資源分配。

通過利用并分析LiDAR檢測到的數據,可以提高運輸、配送和貨物處理的效率。通過減少配送次數,可節省勞動力、節約能源、減少廢氣排放等,還可預防事故并有效利用資源,從而可支撐物流業的可持續發展。


要實現安全可靠的智慧物流服務,離不開先進的LiDAR技術。
LiDAR可以彌補攝像頭和雷達無法確保安全的缺陷,因而應用漸廣,預計未來攝像頭+LiDAR、攝像頭+雷達+LiDAR等傳感器融合應用的趨勢將會愈演愈烈。
而這就需要LiDAR具備能夠“更精準地檢測更遠的對象物”的性能。要想安全地使用AMR、機器人和自動駕駛車輛等工具,必須讓它們能夠準確地檢測出遠處的小障礙物并保持一定的距離。而且還需要能夠識別人和其他設備等的移動趨勢并估算可行駛的范圍。
除了在室內使用之外,AGV和AMR還可以考慮用作在廠房和倉庫等建筑物之間移動的搬運機器人、用作更先進的產品自動配送機器人、以及在更復雜的狀況下與人協作等應用場景。在這些情況下,還必須考慮到戶外應用時所必須具備的功能。比如不僅要減少陽光干擾,還需要把握交通擁堵狀況,在行駛時能夠創建準確的周圍環境地圖,在惡劣天氣、各種不同的光源和照明條件下進行更精準的遠距離感測。
LiDAR是一種波長比毫米波雷達更短的電磁波,具有諸多優點,其中包括檢測時空間分辨率高、對于與遠處對象物之間的距離及其位置檢測能力出色、能夠與可調微鏡結合使用檢測對象物的方位和形狀并實現3D觀測等。

半導體激光器的波長會隨溫度的變化而變化。ROHM的高輸出功率半導體激光器成功地將振蕩波長的溫度依賴性降低到普通產品的1/3。通過抑制振蕩波長的溫度依賴性,可以縮小產生干擾的截止濾光片的波長范圍,通過更大程度地減少陽光的影響,將有助于在相同光輸出條件下實現更遠的感測距離,并在相同距離條件下以更低的輸出光功率(更低的功耗)進行感測。

要想精細檢測更遠的對象物,關鍵在于線寬可以收窄到多小。
ROHM的高輸出功率半導體激光器利用ROHM自有的技術優勢實現了窄線寬。
產品屬于通過透鏡收窄光束的高密度激光器,可以更強地感測更遠的距離,因此與普通的半導體激光器相比,將會延長可檢測距離。


ROHM是少數同時擁有高輸出功率半導體激光器和VCSEL這兩種技術的制造商之一, 可以提供符合客戶應用需求、解決客戶困擾的靈活解決方案。


與具有出色開關特性的GaN器件相結合,可以進一步提高LiDAR的距離分辨率并增加可檢測距離。GaN器件能夠以1ns左右的超窄脈沖驅動激光器,而這是以往的Si器件無法實現的。1ns的時間偏差相當于30cm的距離偏差,因此如果脈沖寬度過寬將無法進行高精度的距離檢測,而使用GaN器件則可以攻克這一難題。另外,由于電流流動時間變短,發熱量降低,因此可實現更大電流驅動,從而可以檢測更遠的距離。ROHM已經建立了GaN器件的量產體系,能夠提供包括可更大程度地激發出GaN特性的、可高速控制的柵極驅動器IC在內的解決方案。ROHM還提供兩種半導體激光器驅動電路相關的參考設計和評估板,有助于客戶減少設計工時。
迄今為止,物流行業所使用的無人搬運車大多是在磁性引導帶上行駛的磁導AGV。不過,目前很多企業開始考慮或引進可以自由移動并能夠與人協同工作的AMR,預計會有越來越多的企業會采用通過自動化和節省勞動力來提高效率的做法。
要想實現人機協作的物流系統,能夠確保功能安全的LiDAR是不可或缺的存在。由于ISO體系也對功能安全提出了很嚴格的要求,因此在戶外使用的設備需要采用尤其不易受陽光(紫外線)影響且波長溫度依賴性小的半導體激光器。
ROHM的高輸出功率半導體激光器不僅波長溫度依賴性小,而且可以通過與波長范圍窄的截止濾光片相結合來減少陽光干擾,與以往的普通LiDAR相比,具有更出色的感測能力,可檢測更遠的距離。
引進ROHM的智能感測解決方案,將有助于開發出比普通AMR性能更高、效率更高的設備,從而有助于實現更先進、更安全、更放心的智慧物流系統。

ROHM通過與物流現場保持密切溝通,深入了解現場需求和問題點,為客戶提供滿足實際需求的感測解決方案以及其他半導體解決方案,從而為實現更高效的智慧物流貢獻力量。

除了上述高輸出功率半導體激光器、GaN器件和柵極驅動器IC之外,作為綜合解決方案,ROHM還提供可有效利用有限的電池電量的各種功率元器件(硅基MOSFET、IGBT、SiC元器件SiC元器件等)、電源IC、電機驅動器IC、無線通信器件、LED等豐富的產品以及從開發到技術支持的一站式全面服務。

ROHM不僅可提供實現智慧物流所不可或缺的LiDAR技術,還可為客戶一站式解決各種傳感器、電機驅動、智能節能技術、網絡技術等設備開發相關的困擾。
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