俊泰Lepton系列红外热像仪模组在户外割草机器人中的应用

来源：俊泰

随着科技进步与劳动力短缺的挑战，自动化设备正在重新定义传统的园艺维护方式。现代割草机器人是一种搭载人工智能与自动导航系统的智能化园艺设备，能够在无人操作的情况下自主完成草坪修剪工作。割草机器人的自主运行依赖于多种传感器的协同配合，包括GPS/RTK厘米级定位、超声波传感器、AI视觉系统、陀螺仪与加速度计等。

当前感知方案的局限性

(1)低光照与恶劣天气下的感知失效。

(2)对发热活体目标的检测能力不足。

(3)伪目标与复杂背景干扰。

(4)传感器在恶劣天气下的局限性。

红外热成像是一种完全被动的感知方法，收集场景中所有物体发出的不可见热辐射，能够穿透黑暗、恶劣天气和太阳眩光进行感知。在割草机器人领域引入热成像感知能力，可以弥补可见光传感器在低光照、恶劣天气下的不足，同时为活体目标检测提供独特的温度特征维度。通过热成像技术，机器人能够更好地区分环境中的障碍物，并检测“发热”(有生命体)和“非发热”(无生命体)的物体，根据不同类别做出安全响应。

户外智能割草机器人赋予热成像“视觉”能力

俊泰Lepton系列是微型长波红外热像仪模块，为追求尺寸、重量和功耗优化的多行业系统集成应用而设计，其体积比一枚硬币还小。该系列模组正在为新一代智能机器人赋予热成像“视觉”能力，已在服务机器人、安防巡检、工业检测及无人机等领域实现应用。

应用场景

1)活体检测与安全避障——第一优先级

红外热成像能够捕捉活体与环境的温度差异，即使在完全黑暗的环境中也能清晰“看到”发热目标。通过热成像特征，机器人可以将“发热目标”与“非发热目标”进行分类识别，优先对宠物、孩童等活体障碍物采取最高级别的安全避让策略，真正做到“撞到之前就感知、感知之后就规避”。

2)全天候作业能力扩展

热成像完全不依赖环境光源，能够穿透黑暗、雨雾、阴霾等恶劣天气条件。借助Lepton热像仪，割草机器人可真正实现“全天候、全时段”作业，大幅提升设备利用率和用户便利性。

3)伪目标过滤与杂草/草坪状态分析

物体的热辐射特性与其材质、含水量等物理属性相关。热成像可以帮助区分真实障碍物(如石块、树枝)与伪目标(如落叶)，同时通过温度分布辅助判断草坪的湿度均匀性和健康状况。

4)设备健康监测与故障预警

俊泰Lepton红外热像仪模组在工业巡检机器人中已被用于实时捕捉设备温度变化，快速定位隐患。在割草机器人中，可利用Lepton的辐射测温能力实时监测关键部件运行状态，实现从“故障发生后才维修”向“提前预警、精准预防”的升级。

双光谱视觉融合方案助力户外割草机器人“看的准”

XDS集成了MSX技术，可将可见光图像边缘细节直接叠加到热成像场景上。这种融合方式能够在保持全场景温度信息的同时，增强边缘轮廓和纹理细节，对于庭院中的树枝、石块等具有复杂几何形状的障碍物，识别效果大幅提升。

融合策略：

白天优先模式： 可见光为主识别目标，热成像验证活体属性;

低光照/夜间模式： 热成像为主提供环境感知，可见光辅助确认;

恶劣天气模式： 热成像提供完整温度场分布，激光雷达补充深度信息。

多模态AI感知流程

Lepton红外图像数据可通过SPI/CCI接口输入边缘计算平台，与可见光、激光雷达数据进行实时融合处理。通过深度学习算法，可实现对草坪环境的语义分割——区分“活体目标”、“固定障碍物”、“可通行草坪区域”和“边界边缘”，输出丰富的语义地图供运动规划系统使用。

俊泰Lepton系列红外热像仪模组以其体积微型化、超低功耗和热灵敏度的特性，完美契合了户外割草机器人对传感器“小、轻、省、强”的严苛要求。

未来，随着中国在全球机器人产业链中核心价值的持续提升，以及AI算法与边缘计算能力的不断升级，热成像感知或将成为高端户外割草机器人的标准配置。Lepton凭借其成熟的技术积累和极具竞争力的成本优势，有望成为割草机器人行业“热眼识物”的感知模组，推动整个行业向更安全、更智能、更全天候的方向迈进。