比如蒸汽時(shí)代，我們用蒸汽機(jī)車(chē)代替了手搖紡織機(jī)，機(jī)器代替我們工作；電器時(shí)代，電動(dòng)機(jī)器代替我們工作；信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)控制的電動(dòng)機(jī)器代替我們工作。

我們發(fā)現(xiàn)，在這前三個(gè)時(shí)代中，人還是要參與的。但是到了智能時(shí)代，我們?nèi)祟?lèi)想徹底釋放自己?，F(xiàn)在的80后、90后、數(shù)字時(shí)代地原住民們說(shuō)，我為什么要工作，我不想工作，我只想玩，我想徹底地解放自己。

所以自動(dòng)駕駛和機(jī)器人等技術(shù)為了解放勞動(dòng)力和發(fā)展勞動(dòng)力應(yīng)運(yùn)而生。在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)里，人類(lèi)可以不再疲勞駕駛，也可以不從事枯燥無(wú)聊的重復(fù)性勞動(dòng)了。

但是無(wú)論是機(jī)器人還是自動(dòng)駕駛，處在高速的馬路上還是別的環(huán)境中，都需要敏銳的”眼睛“。今天我們就來(lái)聊一聊機(jī)器是如何避障的。

一、蝙蝠是如何避障的

蝙蝠通常是夜間活動(dòng)，它飛行時(shí)發(fā)出一種超聲波，這些聲波碰到昆蟲(chóng)會(huì)反射回來(lái)，根據(jù)回聲到來(lái)的方位和時(shí)間，蝙蝠可以確定目標(biāo)的位置和距離。

蝙蝠的超聲定位

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超聲波其實(shí)就是聲波的一種，因?yàn)轭l率高于20kHz，所以人耳聽(tīng)不見(jiàn)，并且指向性更強(qiáng)。

紅：次聲波、藍(lán)：可聽(tīng)聲波、綠：超聲波

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其實(shí)蝙蝠超聲定位的原理很簡(jiǎn)單，可以簡(jiǎn)單理解為理解為路程除以時(shí)間，因?yàn)槁暡ㄓ龅秸系K物會(huì)反射，而聲波的速度已知，所以只需要知道發(fā)射到接收的時(shí)間差，就能輕松計(jì)算出測(cè)量距離。再通過(guò)觀測(cè)聲波頻率的變化，就可以判斷目標(biāo)的速度了。

二、事情的發(fā)展總是由粗到細(xì)超聲波測(cè)距相比紅外測(cè)距，價(jià)格更加便宜，相應(yīng)的感應(yīng)速度和精度也遜色一些。同樣，由于需要主動(dòng)發(fā)射聲波，所以對(duì)于太遠(yuǎn)的障礙物，精度也會(huì)隨著聲波的衰減而降低，此外，對(duì)于海綿等吸收聲波的物體或者在大風(fēng)干擾的情況下，超聲波將無(wú)法工作。所以無(wú)人車(chē)上面的那個(gè)小帽子是激光雷達(dá)（簡(jiǎn)稱(chēng)光達(dá)）。

無(wú)人車(chē)的眼睛——激光雷達(dá)

一個(gè)基本的激光雷達(dá)系統(tǒng)

包括旋轉(zhuǎn)鏡子和激光測(cè)距儀

激光雷達(dá)的工作原理紅外發(fā)射器按照一定的角度將一束紅外光束從發(fā)射光源發(fā)射出去，當(dāng)紅外光束遇到障礙物的時(shí)會(huì)被 反射回來(lái)，反射回來(lái)的紅外光線(xiàn)被激光雷達(dá)內(nèi)部的CCD檢測(cè)器檢測(cè)到， 獲得一個(gè)偏移距離，進(jìn)而求出發(fā)射光線(xiàn)與CCD檢測(cè)器的夾角，最終通過(guò)三角函數(shù)運(yùn)算可以得到激光雷達(dá)到障礙物的距離。

無(wú)人車(chē)“腦中”的二維柵格世界

由于紅外光束的波長(zhǎng)介乎微波與可見(jiàn)光之間的電磁波，其波長(zhǎng)在760nm至1mm之間。所以是一定會(huì)檢測(cè)到飛來(lái)的礦泉水瓶的。不過(guò)是否可以規(guī)避飛來(lái)的礦泉水襲擊，還要其他的控制系統(tǒng)配合才行，無(wú)人車(chē)的“激光眼”只負(fù)責(zé)“看到”。因?yàn)閷?shí)際生活中，這種情況也很少遇到，而且這個(gè)實(shí)驗(yàn)的隨機(jī)性比較大，難以預(yù)防和預(yù)測(cè)。

三、無(wú)人車(chē)的相關(guān)技術(shù)還有啥用？比如說(shuō)“幫我們變懶？”

在軍事領(lǐng)域，各種無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)的出現(xiàn)使得戰(zhàn)爭(zhēng)的形式在發(fā)生巨大的變化，無(wú)人機(jī)、無(wú)人船、無(wú)人車(chē)都將成為未來(lái)的作戰(zhàn)裝備。地面機(jī)動(dòng)無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)可以深入危險(xiǎn)的地域，晝夜不間斷的執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)，能夠大大減少人員的損失，提高執(zhí)行任務(wù)的能力，還能夠去核污染等人類(lèi)無(wú)法前往的特殊地帶執(zhí)行任務(wù)，是未來(lái)軍事發(fā)展的重要方向。

民用領(lǐng)域，近年來(lái)，在德國(guó)工業(yè)4.0、美國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和中國(guó)制造 2025 的大背景下，汽車(chē)的智能化已經(jīng)成為汽車(chē)行業(yè)內(nèi)一個(gè)熱門(mén)的方向。國(guó)內(nèi)外大型車(chē)企如：梅賽德斯奔馳、寶馬、特斯拉、奧迪、日產(chǎn)、沃爾沃、上汽、吉利、比亞迪等也都正在研究或已經(jīng)發(fā)布具有一定程度自動(dòng)駕駛功能的汽車(chē)，并朝著更高程度智能化的方向發(fā)展，高度智能化的汽車(chē)必將給人類(lèi)生活帶來(lái)巨大的改變，讓人們的出行更加安全，更加便捷，更加舒適。