业界首款全向超广角4D激光雷达来了！

激光雷达赛道，又出现了一匹黑马？业界首款全向超广角4D激光雷达为何物？

激光雷达，作为机器人、无人驾驶最重要的“眼睛”，其必要性和重要性已经毋庸置疑。

市场上常用的低成本激光雷达主要是2D雷达，即使是3D雷达，也存在视场角较小、盲区较大、安装要求较高、适配性较差等问题。现在有一家中国机器人公司推出了一款“全向超广角仿生4D激光雷达”，官方称只需不到1/10的价格，就能替换传统激光雷达感知方案，达到同样的效果。

这种新型激光雷达到底是真有用还是噱头？在技术层面如何实现？会为机器人行业带来怎样的改变？下面为大家一探究竟。

▍软硬件技术解析

这家发布新型激光雷达的公司我们很熟悉，正是世界知名的机器人公司宇树科技。他们专注于消费级、行业级高性能四足机器人研发的公司曾以“破圈”实力高能“吸粉”，这次又将如何用顶级机器人技术入场激光雷达赛道？带着好奇和疑问，机器人大讲堂采访了这家公司的技术人员。

宇树表示，如今，人工智能发展迅速，机器人的感知能力不断提升。全向超广角4D激光雷达的问世，预示着新一代人工智能与机器人融合的未来充满无限可能。毫无疑问，4D激光雷达将为人类生活和社会进步奠定坚实基础。

首先，该公司的技术人员向我们解释了4D的概念。原来，宇树科技4D激光雷达——Unitree 4D LiDAR L1增加的第四个维度是“灰度”。

“灰度”是指物体反射回来的信号强度，可以理解为反射强度。从一些介绍来看，宇树4D激光雷达在扫描生成三维模型时，可以赋予每个点对应物体反射颜色的强度信息，再配合雷达的非重复扫描模式，可以达到类似图像灰度图的效果。

机器人大讲堂从硬件结构和软件算法上对L1做了更详细地了解。

在硬件结构上，不难看出，L1有一种巧妙的设计，即通过非接触无刷转镜扫描的方式，实现了360°×90°的半球形超大广角扫描能力。为了达到这个要求，宇树使用了无线供电、光通信、高速电机等技术，在确保可靠性和功能性的同时，也大大提高了L1的使用寿命。

此外，由于这种转镜方式，L1 的两个旋转轴在高速旋转时会受到离心力的影响，这可能导致机械结构产生形变和振动，从而影响激光雷达的测量精度和可靠性。为了解决这一难题，宇树进行了反复理论计算和动平衡机测试，调整了重量补偿和材料选择，最终取得了不错的效果。

在尺寸和重量方面，L1具有75×75×65mm的小巧尺寸和仅230克的重量，使其能够适配更多的应用环境。

在软件算法上，据了解，L1能够实现对每个采样点进行精确测距的同时，也对每个采样点的反射率进行高精度解析。同时获取三维信息和灰度信息，使L1能更好地呈现采样效果。

通过细分码盘算法技术，L1还实现了高精度的角分辨率，从而实现更精准的点云位置信息拼接，提高雷达的探测精度。

L1采用非重复扫描的方式，具有更快的扫描速度、避免重复信息、更高的分辨率、更广的使用范围(如快速变化的场景)，使得雷达能够获得更多的场景信息，提高三维重建的效果。

除此之外，L1通过高性能MCU的实时性采集、处理、通信，能够保证测量数据的实时性和精确性。

▍降本增效的秘密

目前市场上激光雷达价格较高的原因可以归结为以下几点：

1、技术复杂性：激光雷达依赖于精密的光学、电子和机械系统，制造过程中需要严格的质量控制和精确的校准。这种技术复杂性导致了较高的生产成本。

2、材料和组件成本：激光雷达的核心部件，如激光器、光电探测器、光学透镜和扫描器等，往往价格较高。这些部件需要高品质的材料和精密的制造工艺，从而导致成本增加。

3、研发成本：激光雷达技术的发展需要大量的研究和开发投入。企业必须承担这些研发成本，以便持续改进产品性能和降低制造成本。这些研发成本在产品价格中也会得到体现。

4、市场规模：相较于其他消费类电子产品，激光雷达的市场规模相对较小。较小的市场规模意味着生产规模较低，无法充分实现规模经济，从而导致单件产品成本较高。

5、专利和知识产权：激光雷达技术涉及大量的专利和知识产权。企业需要支付专利许可费用，这也会导致产品价格上升。

不难想象，L1作为业界首款全向超广角4D激光雷达，其研发过程是充满挑战的。机器人大讲堂从宇树了解到，L1经历了近3年的研发，从方案选择、效果优化到成本优化等，曾遇到过不少困难，包括复杂的光学设计，如激光的波长、光路设计、镜片选择等；复杂的信号处理，如去除杂波、提高信噪比、降噪等；可靠性和稳定性的实现，如在恶劣环境下(如高温、高湿度、强光照射等)仍需正常工作；成本优化，在保证可靠性、稳定性和功能性的同时，不断优化产品方案。

宇树的研发人员告诉机器人大讲堂，虽然困难重重，但他们优化4D雷达产品工艺成本的理念未曾动摇过。具体来说，L1的成本优势主要体现在以下几个方面：

1、L1 95%以上的组件均为自研，这使得整体成本大大降低，这也是宇树以往技术优势的体现。

2、非接触无刷转镜扫描的方式使得硬件结构方案得到了较大的降低。

3、L1 采用APD激光雷达的方案，探测器成本较低且可以使用低功率的激光器。

4、L1通过先进成熟的标定技术，简化了生产流程，完善了工艺和成本。

综合这些优势，L1 的成本控制得到了有效的实现。对于宇树降本增效的表现，我们可以看到其从产品设计出发，创新结构和方案，突破技术，提升可制造性，从而降低了产品量产所需的物料成本和生产制造成本。

▍赋能无限应用场景

从战略意义上来说，宇树表示L1可以帮助其在技术上进行迭代，满足四足机器人行业对机器人感知升级的强烈需求，提高竞争力，解决不同客户群体与场景的需求。而L1也将为宇树开拓全新市场，产品可应用于更广泛的领域，如自动驾驶、机器人、无人车、轨道交通、智慧工农、智慧工厂等。

纵观全球激光雷达企业，有许多优秀的4D激光雷达产品，其中一些产品已经在市场上得到了广泛应用。例如Velodyne、Hesai、Innoviz、Luminar、Quanergy等公司都推出了优秀的 4D 激光雷达产品。这些产品的主要优势是高精度、高分辨率，同时还具有良好的稳定性和可靠性，能够满足不同领域的应用需求。

在市场上，这些4D激光雷达产品的反响较好，主要应用于自动驾驶、智能制造、机器人安防等领域。这些产品因能为这些领域带来高效、精准、安全的解决方案，而受到用户的青睐。

与高端4D激光雷达产品相比，宇树L1也颇具优势。据官方介绍，L1具备高探测精度及360°×90°的超大视场角，低至0.05m的最小探测距离，小巧轻便，可以适配更广泛的应用场景，例如室内导航、距离测量等，且价格较低，更加适合普及应用，这将有助于推动激光雷达在自动驾驶、机器人导航、环境感知等领域的广泛应用，并提高普及度和发展速度。

机器人大讲堂了解到，这次Unitree 4D LiDAR L1的首发优惠价为1590元，现已在天猫Unitree旗舰店开启预售。目前普通客户可以预约订货，有合作需求的客户经宇树审核确认后还能优先获得测试样机。

如今，4D激光雷达作为先进的感知技术，正在赋能更多应用场景，为各行各业带来革命性的变革。无论是自动驾驶汽车、机器人、智能物流、安防监控还是工业自动化，4D激光雷达凭借其高精度、高稳定性和实时性的特点，能够为实现智能决策和高效执行提供关键信息。随着技术的不断演进和成本的降低，4D激光雷达将更广泛地渗透到各种应用场景中，为人们的生活和工作带来更高的便捷性和安全性。

▍未来趋势和展望

根据行业研究公司Yole的数据，激光雷达在工业和机器人领域的市场规模预计将从2021年的18亿美元增长到2027年的26亿美元。同时，受无人驾驶车队规模扩张、激光雷达在高级辅助驾驶中渗透率增加、以及服务型机器人及智能交通建设等领域需求的推动，激光雷达整体市场预计将呈现高速发展态势，至 2025年全球市场规模为135.4 亿美元，较 2019 年可实现 64.5%的年均复合增长率。

当前，激光雷达正处于大规模商业应用的前期阶段，竞争激烈和充满未知是行业发展的必然阶段。一边是不断迭代的技术，一边是不断被压缩的成本，哪些公司将成为未来3-5年的赢家，目前尚不明确。然而，可以确信的是，“低成本，规模化”会成为激光雷达的重要商业趋势。

除了更低的成本，激光雷达未来的发展趋势还包括更高的分辨率、更大的视场角、更快的采集速度等。机器人大讲堂认为，四足机器人企业研发激光雷达具有显著优势。以宇树科技为例，首先，是高度集成优势。四足机器人企业在研发激光雷达时，可以充分利用自身机器人平台的优势，将激光雷达与机器人的运动控制、导航、避障等功能高度集成，实现更高效的系统性能。

第二，是定制化解决方案优势。作为四足机器人企业，对于特定应用场景（如电力巡检、消防救援等）的需求和挑战有深入的了解。因此，他们可以为特定应用领域设计定制化的激光雷达方案，提供更具竞争力的解决方案。

第三，是技术创新优势。四足机器人企业通常拥有强大的研发实力，可以利用先进的技术和算法，持续推动激光雷达技术的创新，也可以在机器人和激光雷达技术之间实现协同创新，不断提高激光雷达的性能、降低成本，以满足不断变化的市场需求。

第四，是市场推广和应用优势。像宇树这样全球知名的四足机器人企业已经在多个行业建立了良好的声誉和市场地位，这有助于其将激光雷达技术更快地推向市场，拓展应用领域，提高产业链的竞争力。

总之，激光雷达技术的不断创新和推广，需要像宇树这样有责任和担当的企业发挥重要作用，为市场带来更加智能、高效、稳定的解决方案。“在激光雷达的帮助下，我们能够更加清晰地看到这个世界。”这是电影《银翼杀手2049》中的经典台词。我们期待着未来，也相信未来的激光雷达技术将会为我们带来更多的惊喜和创新。

排版 | 麦子

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