机器人的视野范围 (FOV) 是其传感器在任何给定时间可以检测和解释的区域。 它由传感器的物理特性决定,例如相机的镜头角度或激光雷达的扫描范围。 例如,水平 FOV 为 180 度的相机可以看到其最左侧和最右侧的物体,而 FOV 较窄的 90 度激光雷达可能会错过该锥形范围之外的障碍物。 垂直 FOV 也很重要——无人机的向下传感器可能具有 60 度的垂直 FOV,用于监控地面。 FOV 直接影响机器人可以收集的环境数据量,这对于避障或路径规划等任务至关重要。
FOV 的大小和形状以多种方式影响导航。 窄 FOV(例如,60 度)迫使机器人依靠频繁的旋转或移动来扫描其周围环境,从而增加了处理需求并减慢了决策速度。 例如,FOV 有限的仓库机器人可能会错过放置在其传感器范围之外的托盘,从而导致碰撞。 相反,宽 FOV(例如,120 度或更多)允许机器人更早地检测到障碍物,但它也可能捕获不相关的数据,例如不影响直接导航的远处物体。 在动态环境中,例如送货机器人在拥挤的人行道上导航,宽 FOV 有助于跟踪移动的行人,但需要强大的算法来过滤噪声并优先处理相关输入。
开发人员必须平衡 FOV 与传感器分辨率、处理能力和应用需求。 例如,自动驾驶汽车通常结合使用多个传感器:具有宽 FOV 的摄像头用于一般感知,以及具有更窄、高精度 FOV 的激光雷达用于深度绘制。 机器人吸尘器可以使用 360 度旋转激光雷达来补偿固定传感器的有限 FOV。 FOV 匹配不佳可能导致故障——垂直 FOV 不足的无人机可能无法检测到架空电线。 诸如 SLAM(同步定位与建图)之类的算法也依赖于一致的 FOV 覆盖率来构建精确的地图。 在真实场景中进行测试,例如不同的光照条件或杂乱的空间,有助于改进传感器放置和 FOV 设置,以优化导航可靠性。