在割草機(jī)器人領(lǐng)域，激光雷達(dá)融合感知方案正取代RTK/UWB+視覺傳感器方案的主流地位。激光雷達(dá)天然的3D建圖、避障能力精準(zhǔn)切中消費(fèi)者對(duì)智能割草機(jī)輕量化、便捷化部署以及更高可靠性的需求，推動(dòng)激光雷達(dá)融合方案在割草機(jī)器人領(lǐng)域加速滲透。

但激光雷達(dá)類型眾多、形態(tài)各異，怎樣的激光雷達(dá)才最符合割草機(jī)器人場(chǎng)景？

▍割草機(jī)器人的“庭院無人駕駛”需求

割草機(jī)器人在戶外草坪上自主感知環(huán)境、3D建圖、躲避固定物品和運(yùn)動(dòng)的寵物、完成割草路徑規(guī)劃、自動(dòng)割完整個(gè)庭院的草。

一套作業(yè)流程下來，很容易看出來，割草機(jī)器人也是一輛L4無人駕駛車，只是應(yīng)用場(chǎng)景由公路變成庭院，大車變成小車而已，功能需求和場(chǎng)景工況相差無幾。所以，可以基于此理解智能割草機(jī)對(duì)激光雷達(dá)的需求。

第一，安全。庭院里的障礙物遠(yuǎn)比馬路上的小很多，常見松鼠、刺猬、花盆、水槍、石頭等微型障礙物，歐洲的一些國(guó)家的法律里還明確要求保護(hù)刺猬等小動(dòng)物，這對(duì)激光雷達(dá)的點(diǎn)云分辨率提出了很高的要求，考慮到還存在雜草遮擋的情況，很容易理解，只有高分辨率的激光雷達(dá)才能識(shí)別這些小型障礙物，而低分辨率激光雷達(dá)還不如傳統(tǒng)攝像頭方案。

第二，克服不同地形。歐美各地區(qū)家庭庭院草坪地形多樣，山坡、坑洼、水坑、泳池、斷崖等都是草坪常見地形，割草機(jī)器人如何分辨不同地形，駕馭不同家庭庭院的草坪，同樣是對(duì)激光雷達(dá)方案分辨率和清晰度提出考驗(yàn)。

第三，全天作業(yè)。白天夜晚都有割草需求。北美的庭院可以動(dòng)輒1000-5000平方米，夏季天氣適宜的時(shí)候草每天可以長(zhǎng)1厘米以上，割草任務(wù)繁重，考慮用戶對(duì)割草時(shí)間靈活安排，夜晚割草也是剛需。激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)之一就是無論白天還是黑夜，都能如常識(shí)別障礙物，但是攝像頭到晚上就基本失效，在夜里激光雷達(dá)要成為感知的主力，必須是高分辨率的高線數(shù)激光雷達(dá)的才能在晚上看清大大小小的障礙物、地形變化、護(hù)欄邊緣等。20線以下低線激光雷達(dá)由于分辨率低在晚上會(huì)漏檢小型障礙物、且無法分辨草坪邊緣，無法滿足夜間作業(yè)需求。

第四，可靠性。戶外作業(yè)、日曬雨淋，同時(shí)也要被日常清潔，割草機(jī)器人對(duì)激光雷達(dá)的可靠性要求也接近無人駕駛，防水、防塵，適應(yīng)高低溫環(huán)境等都是標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，更細(xì)致甚至還有防剮傷要求。

第五，使用壽命。割草機(jī)器人作為家庭常用工具，用戶對(duì)使用壽命的期待同樣是越長(zhǎng)越好，至少用數(shù)年以上。比如，庫犸Mammotion LUBA mini AWD LiDAR作為高端割草機(jī)器人選用的固態(tài)激光雷達(dá)，具備遠(yuǎn)超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8年戶外使用壽命。

由于割草機(jī)器人行駛速度慢，所以對(duì)測(cè)距要求低，30米以上能滿足，常見激光雷達(dá)都能實(shí)現(xiàn)；類似的，視場(chǎng)角要求不高有100°×40°以上就夠，常見激光雷達(dá)都能實(shí)現(xiàn)，另外由于割草機(jī)器人可以移動(dòng)和轉(zhuǎn)彎掉頭，所以無需360°也可以很好完成SLAM 3D建圖。因此，測(cè)距能力和視場(chǎng)角無法區(qū)分割草機(jī)激光雷達(dá)水平的高低。

由此，我們可以總結(jié)出割草機(jī)器人對(duì)激光雷達(dá)硬件的核心需求：高分辨率、高可靠性、壽命長(zhǎng)。

▍割草機(jī)器人激光雷達(dá)天梯圖

綜上，性能維度，分辨率是區(qū)分割草機(jī)激光雷達(dá)檔次的核心，準(zhǔn)確說是垂直角分辨率，這個(gè)指標(biāo)決定了探測(cè)物體時(shí)看到線數(shù)，線數(shù)越大越清晰，這也是激光雷達(dá)技術(shù)難點(diǎn)。

參考知乎博主整理的割草機(jī)激光雷達(dá)天梯圖，可見線數(shù)越大、分辨率越高、成像越清晰。144線和192線激光雷達(dá)的對(duì)小刺猬的探測(cè)可以非常清晰，而16線激光雷達(dá)根本無法確認(rèn)小刺猬是否存在，高性能激光雷達(dá)和低性能激光雷達(dá)的探測(cè)能力差異之大，恍如兩類傳感器。

可靠性和壽命維度，整體向車規(guī)看齊，趨近或達(dá)到部分車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮割草場(chǎng)景的特殊需求，如防止被草叢中桔梗和枝條刮花窗口片等。還是以庫犸高端割草機(jī)選擇的固態(tài)激光雷達(dá)E1R舉例，該激光雷達(dá)脫胎車規(guī)級(jí)平臺(tái)，可以作為可靠性和壽命的標(biāo)桿：

• 參考車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，通過紫外老化、鹽霧測(cè)試、電磁兼容等超60項(xiàng)可靠性測(cè)試，工作溫度為-40°C至+85°C的車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)；
• 可承受50倍重力加速度的振動(dòng)沖擊，幫助割草機(jī)器人在崎嶇地面運(yùn)行的穩(wěn)定性提升三倍；
• 全固態(tài)激光雷達(dá)，無旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)，相較機(jī)械旋轉(zhuǎn)式360°激光雷達(dá)，抗沖擊與抗振動(dòng)性優(yōu)異；
• 平面玻璃出光窗口片，通過碎石沖擊測(cè)試，相較于的塑膠材質(zhì)的半球型雷達(dá)，既不會(huì)凸起被反復(fù)刮擦，同時(shí)玻璃硬度更高，難以被刮花；
• IP67、IP6K9K高規(guī)格防護(hù)等級(jí)，可從容應(yīng)對(duì)雨水、沙塵等嚴(yán)苛環(huán)境；
• 8年戶外使用壽命，接近車規(guī)10年壽命標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)超家電工具要求。