摘要：激光雷达作为具身智能机器人的“环境感知中枢”，正经历从技术升级到场景泛化的双重变革。在车载领域验证其高精度三维感知能力后，激光雷达加速向机器人领域迁移，通过固态化、芯片化技术突破，实现体积缩小、成本下降与功耗优化，为服务机器人、工业AGV、人形机器人等提供轻量
激光雷达作为具身智能机器人的“环境感知中枢”，正经历从技术升级到场景泛化的双重变革。在车载领域验证其高精度三维感知能力后，激光雷达加速向机器人领域迁移，通过固态化、芯片化技术突破，实现体积缩小、成本下降与功耗优化，为服务机器人、工业AGV、人形机器人等提供轻量化感知方案。其核心价值在于构建厘米级实时动态环境模型，结合多传感器融合算法（如视觉-雷达标定技术），赋予机器人空间语义理解、动态障碍物轨迹预测等能力，支撑从“被动避障”到“主动决策”的跨越。
随着量子点激光器、光子集成电路等前沿技术落地，激光雷达正从单一感知工具演变为智能体与环境交互的“神经末梢”，驱动具身智能向家庭陪伴、城市巡检等长尾场景渗透。据预测，至2030年全球机器人激光雷达市场规模将突破500亿美元，中国厂商依托产业链优势，有望占据超60%份额，成为新一轮智能革命的核心推手。
本文将系统介绍介绍智能机器人的感知基石：激光雷达。文章包含如下章节：
1、激光雷达的功能与分类；
2、激光雷达在具身智能机器人中的应用；
3、激光雷达组成部件及产业链；
4、激光雷达发展趋势；
5、具身智能机器人感知路线；
6、国内部分激光雷达企业（12家）。
激光雷达，又称光学雷达（LiDAR-Light Detection And Ranging），是一种利用激光束来计算物体到目标表面可变距离的传感器，主要包括激光系统、接收系统、信号处理单元和扫描模块。激光雷达通过激光器和探测器组成的收发阵列，结合光束扫描，可以对周围环境进行实时感知，获取周围物体的精确距离及轮廓信息，以实现避障功能。此外，通过与人工智能感知软件结合，激光雷达能在原始信息的基础上进行解释和分析，进而在各种环境下实现高效、安全的自动化。
1、激光雷达的功能与分类
相比于可见光、红外线等传统被动成像技术，激光雷达技术具有如下显著特点：
还原三维特征：通过多线束扫描或固态扫描生成环境点云。高频激光可在一秒内获取大量（约150万个）的位置点信息，利用这些点云数据，可精确还原周围环境三维特征。探测精度高：在厘米级以内，能准确识别出障碍物轮廓、距离。探测距离远：对比毫米波，激光雷达波长在千纳米级别，有更好的指向性，不会拐弯，不会随着距离扩大而扩散；对比摄像头，不会受到像素和光线制约。抗干扰能力强：自然界存在诸多电磁波干扰信号，很少有能对激光产生干扰的信号。激光雷达目前是传感器中综合性能最好的一种，随着成本降低其优势也开始凸显。下面从可靠性、行人识别、夜间模式、恶劣天气环境、细节分辨、探测距离等方面进行对比分析：
一般来说，在评价激光雷达的性能时，行业目前主要使用8个显性指标来评价激光雷达的性能。
激光雷达的分类可从技术原理、结构设计、应用场景等多维度展开，分类体系呈现多维度交叉特性，技术路线的选择需兼顾性能、成本与场景需求。当前行业正经历机械式→混合固态→全固态的迭代浪潮，未来随着芯片化与算法融合的深化，激光雷达将加速渗透至工业、消费及特种领域。以下是基于核心参数的分类框架：
1）按测距原理分类
A. 飞行时间法（ToF）
通过测量激光发射与反射回波的时间差计算距离，实时性强、测距精度高（误差≤1cm），是当前自动驾驶、机器人导航的主流方案。典型应用：车载避障（如禾赛AT128）、无人机地形测绘。B. 调频连续波法（FMCW）
利用频率调制连续波信号，通过检测回波频率变化同时获取目标距离与速度信息，抗干扰能力强，适用于高速场景。技术优势：测速精度达0.1m/s，信噪比高于ToF 10倍。2）按扫描方式分类
A. 机械式激光雷达
通过旋转部件实现360°水平扫描，线数从4线到128线不等，点云密度高（如Velodyne HDL-64E）。缺点：体积大、机械部件易磨损，寿命约2-3万小时，成本高达数万美元。B. 混合固态激光雷达
转镜式：采用旋转反射镜替代机械旋转头（如禾赛AT128），体积缩小50%，成本降至千美元级。MEMS振镜式：通过微机电振镜实现电子扫描（如速腾M1），功耗低至5W，适配车载前装。棱镜式：双楔形棱镜扫描生成菊花状点云（如大疆Livox），覆盖非重复扫描区域，适合动态环境建模。C. 全固态激光雷达
Flash式：单次泛光照射全视场（如Quanergy S3-2），无运动部件，但探测距离受限（＜50m），适合补盲场景。光学相控阵（OPA）：通过相位控制光束方向（如Quanergy S系列），扫描速度达MHz级，但工艺难度高，商用化尚处早期。3）按激光属性分类
波段类型
紫外（200-400nm）：穿透力弱，用于高精度材质识别（如污染物检测）。可见光（400-700nm）：适配教学演示与光学遥感，人眼可视便于校准。红外（905nm/1550nm）：905nm成本低，1550nm穿透性强（雨雾衰减减少80%），用于车规级长距探测。激光介质
气体激光器：CO₂激光器（10.6μm）功率高，用于大气研究与远程探测。半导体激光器：体积小、集成度高，是消费级设备（如扫地机器人）主流方案。固体激光器：掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）稳定性强，适配工业测绘。4）按激光束的线数分类
A. 单线激光雷达：每次扫描只发射和接收一束激光，能够提供物体的一维距离信息。单线激光雷达结构简单、成本低，主要用于一些对环境感知要求不高的场景，如室内服务机器人的避障、简单的路径导航等。
B. 多线激光雷达：包含多个激光发射和接收通道，同时发射多束激光进行扫描，能够获取物体的三维点云数据，提供更丰富的环境信息。多线激光雷达的线数越多，分辨率越高，对环境的感知能力越强，常用于无人驾驶、工业自动化、三维地图绘制等需要高精度环境感知的领域，如 16 线、32 线、64 线甚至 128 线激光雷达。
目前机器人激光雷达市场主要分为高端和低端市场。低端激光雷达是指少于16 线的激光雷达，一般解像度及价格较低，适用于封闭环境中操作的机器人。而高端激光雷达是指16 线或以上的激光雷达产品，解像度及成像质量较高，非常适合在半开放或开放环境操作的具有高级智能水平的机器人。
此外，还可以按照使用场景分成车载激光雷达、机器人用激光雷达、测绘激光雷达、安防监控激光雷达等。
2、激光雷达在智能机器人中的应用
1）环境感知与高精度建模
高精度三维建图：激光雷达通过发射激光束实现厘米级测距精度（误差≤1cm）和30米以上的有效感知半径，远超传统深度相机的3米范围。其生成的高分辨率三维点云数据，可在复杂室内外场景中构建动态环境地图，为路径规划、避障和操作提供基础支持。
导航与动态避障：结合SLAM（同步定位与建图）技术，激光雷达使机器人具备自主规划最优路径的能力。通过实时扫描环境，激光雷达可检测移动障碍物（如行人、宠物）并及时调整路径，避免碰撞。
2）安全冗余与可靠性增强
恶劣环境适应性：在低光照、雨雾、烟尘等视觉传感器失效的场景中，激光雷达仍能保持稳定探测能力，弥补视觉传感器的不足。例如，消防机器人通过激光雷达穿透烟雾定位火源。
多传感器冗余：与摄像头、毫米波雷达互补，降低单一传感器失效风险。例如自动驾驶机器人中，激光雷达可校正视觉传感器的误判。
3）人机交互与安全保障
激光雷达通过分析人体点云数据，识别人类姿态和动作意图（如招手、指向），提升交互自然性。在近距离协作中，其实时测距功能可确保机器人与人类保持安全距离。例如，递送物品时，机器人通过激光雷达精准控制机械臂幅度，避免意外伤害。
表：激光雷达在机器人中的使用场景
2、激光雷达组成部件及产业链
激光雷达的内部主要由四大系统所组成：按照工作路径依次为发射系统、扫描系统、接收系统与信息系统。这四大部分中大量的光学和电子元器件，构成了激光雷达的基础。其中，激光发射部分包含了激光器和发射光学系统，激光接收部分包含了接收光学系统和光电探测器，激光扫描部分除了传统旋转电机和扫描镜，核心是 MEMS 微镜，信息处理部分主要包含放大器、数模转换器以及软件算法。
首先激光发射系统中激励源周期性地驱动激光器，发射激光脉冲，激光调制器通过光束控制器控制发射激光的方向和线数，最后通过发射光学系统，将激光发射至目标物体；扫描系统负责以稳定的转速旋转起来，实现对所在平面的扫描，并产生实时的平面图信息；激光接收系统中光电探测器接受目标物体反射回来的激光，产生接收信号；信息处理系统中接收信号经过放大处理和数模转换，经由信息处理模块计算，获取目标表面形态、物理属性等特性，最终建立物体模型。
4、激光雷达发展趋势
1）. 技术路径：固态化与芯片化成为主流
激光雷达正从机械式向混合固态（MEMS/转镜）和全固态（OPA/Flash）方向迭代。固态技术通过消除机械运动部件，显著提升可靠性和寿命（如MEMS振镜寿命突破1亿次振动），同时体积缩小至硬币大小。芯片化设计进一步降低成本，例如禾赛ATX通过集成SPAD和SoC芯片，将电路板面积缩小50%、功耗降低40%。未来，MEMS微振镜与光学相控阵（OPA）技术将进一步降低硬件复杂度，加速固态雷达普及。预计到2030年，固态雷达市占率将超80%。
2）. 多模态融合与智能化升级
激光雷达与视觉、毫米波雷达、IMU等融合成为主流方案，形成“超级传感器”系统。例如，宇树H1机器人通过激光雷达实现360°导航，配合深度相机完成精细操作。软件定义架构（SD-LiDAR）通过动态调整扫描模式降低功耗30%，同时，AI算法（如PointNet++、Transformer）的引入，使激光雷达数据可直接用于实时决策，减少对中央处理器的算力依赖，适配边缘计算场景。
3）. 成本下降驱动规模化应用
随着规模化量产与供应链优化，激光雷达价格正快速下探。激光雷达单价2016年价格在8万美元左右，而2025年，低线数固态雷达价格预计降至200美元以下，而高线数雷达成本亦将压缩至千元人民币级别，这一趋势推动激光雷达从高端工业机器人向家庭服务、教育等消费级场景渗透。预计2030年，全球机器人激光雷达市场规模将达千亿元级，渗透率超60%。
5、具身智能机器人感知路线
具身智能机器人感知系统是一个多模态感知体系，机器人通过视觉、触觉、听觉、语言感知等多模态传感器融合构建环境认知能力。本文重点讲述激光雷达相关部分。
在具身智能机器人领域，是否搭载激光雷达直接决定了其感知能力的性能边界与应用场景的适配性。具身智能机器人感知路线呈现“性能-成本-可靠性”三角博弈：激光雷达方案以精度制胜，视觉路线凭成本突围，多模态融合则成为高端场景主流选择。随着固态雷达成本下探与AI算法进化，2025年后或将形成“基础机型视觉主导、高端机型多传感器融合”的产业格局，推动具身智能向消费级市场全面渗透。
未来，随着固态激光雷达价格下探至200美元级，其将在工业巡检、家庭服务等场景加速替代传统方案，形成“视觉为主+激光雷达冗余”的主流架构。
感知技术路线分类
1）激光雷达主导型
技术核心：以激光雷达为主传感器，结合SLAM（即时定位与地图构建）算法实现高精度环境建模。代表方案：速腾聚创E1R全固态雷达+多模态融合算法，宇树H1人形机器人采用双雷达冗余设计。优势：毫米级测距精度，极端环境（黑暗/雨雾）下避障成功率超99%。局限：硬件成本高（单机千元级），小型化挑战（典型设备体积＞200cm³）。2）纯视觉方案
技术核心：依赖RGB/深度相机+神经网络算法（如BEV感知、NeRF建模），特斯拉Optimus为代表。典型架构：双目立体视觉+Transformer模型，通过2D图像推算3D场景。优势：硬件成本低（百元级摄像头），算法灵活性强（如动态目标语义分割）。缺陷：弱光照/纹理缺失场景失效率高（避障误差＞15%），算力需求大（需50TOPS以上AI芯片）。3）多模态融合路线
激光雷达+视觉+毫米波雷达协同，华为CyberDog、小米铁大采用此方案。
数据级融合：激光雷达点云与视觉图像时空对齐（如速腾ActiveCamera方案）；决策级融合：多传感器结果加权投票，提升可靠性（波士顿动力Atlas）。场景需求技术路线选择典型案例工业高危作业激光雷达主导+IMU冗余新松防爆机器人（镭神1550nm雷达）家庭服务机器人低线数激光雷达+视觉辅助科沃斯X2扫地机（禾赛JT系列+双目视觉）人形机器人多模态融合（激光+视觉+力觉）优必选Walker X（速腾E1R+Intel RealSense）农业/户外巡检4D毫米波雷达+长距激光雷达极飞农业无人机（图达通Falcon雷达）6、国内部分激光雷达企业
1）速腾聚创（RoboSense）
以数字化激光雷达为核心，结合SPAD-SoC芯片和2D VCSEL芯片技术，推出全球首款全固态机器人激光雷达E1R，支持复杂光照条件下的高精度环境感知。其ActiveCamera视觉解决方案融合传感器硬件与AI算法，增强机器人的多模态感知能力。速腾聚创是全球首家实现高线数激光雷达百万台下线的企业。
主要产品：
E1R激光雷达：全固态设计，适配工业、商业及具身智能机器人，已进入量产阶段。 RoboFSD智能化方案：端到端架构，支持机器人快速决策与动态避障。 Papert2.0灵巧手：20自由度+14力传感器，模拟人手精细操作，应用于医疗与服务机器人。产品应用：
人形机器人领域：为宇树H1机器人提供Helios激光雷达，助力国家地方共建人形机器人创新中心的“青龙”公版机实现多场景任务。工业机器人：推出R平台（机械式）和E平台（全固态）激光雷达，覆盖室内外混合场景，部署周期缩短至2周。2）禾赛科技（Hesai）
聚焦高性能3D激光雷达，采用芯片化架构实现小型化与低功耗，适配移动机器人、农业机器人等场景。其产品线覆盖远距探测与广角补盲需求。
主要产品：
迷你型3D激光雷达：专为机器人设计，高分辨率（0.05°角分辨率）、轻量化（AT系列：车规级技术迁移至机器人领域，支持动态目标追踪与复杂环境建模。产品应用：
消费级机器人：与MOVA合作推出搭载JT16雷达的割草机器人MOVA 1000，实现庭院障碍物精准识别。物流机器人：为全球40国客户提供配送、清扫机器人解决方案，2025年交付量超2万颗。3）图达通（Seyond）
主打图像级激光雷达，灵雀W系列具备广角探测（120°×90°）和高密度点云生成能力（2592万点/秒）。
应用场景：
移动机器人：集成于机器狗和Jackal无人车，支持动态路径规划。工业巡检：提供抗烟雾、粉尘的激光雷达方案，适配矿山、港口场景。4）览沃科技（Livox，大疆子公司）
基于旋转棱镜技术的非重复扫描雷达，Mid-360系列支持高帧率环境建模（40Hz），适配无人机与移动机器人。
主要产品：
Mid-360激光雷达：360°全向扫描，售价低于万元，用于教育机器人与轻型AGV。 Horizon HAP：车规级雷达技术迁移至工业机器人，支持室内外导航。5）亮道智能
专注纯固态Flash激光雷达研发，通过革命性的空间结构优化，能够实现192线超高线束技术构建清晰准确的点云数据，120°×90°的超广视场角确保在复杂环境中精准感知，为无人机、人形机器人及智慧监测等领域提供真正“高精度低成本”的优质感知和紧凑化集成方案。
6）镭神智能（LeiShen）
全技术路线覆盖（TOF、FMCW等），自研激光雷达专用芯片与光纤激光器，推出1550nm波长超广角补盲雷达，适用于工业机器人及高危场景。
主要产品：
1550nm光纤补盲激光雷达：视场角140°×70°，探测距离30m，专为工程机械安全防护设计。 车规级905nm雷达：适配仓储AGV与无人配送车。7）一径科技（ZVISION）
全固态MEMS激光雷达技术，聚焦高可靠性与宽视场角（140°×70°），满足机器人近距离高精度感知需求。场景适配有物流机器人、特种机器人等情况。
8）华为（HUAWEI）
转镜+电子扫描半固态方案，192线超高性能激光雷达，兼顾远距探测（250m）与高分辨率（0.1°垂直分辨率）。
生态整合：依托昇腾AI芯片构建“激光雷达+视觉”融合算法，提升动态障碍物响应速度。
9）宇树科技（Unitree）
推出4D激光雷达，集成速度感知与语义分割功能，适配人形机器人复杂动作控制。
宇树科技的4D LiDAR L2激光雷达是其全栈自研技术的重要成果，目前主要应用于Go2消费级机器人和B2工业级机器人。
目前宇树科技的H1人形机器人搭载的速腾聚创自主研发的Helios激光雷达，用于实现高精度定位、环境感知和动态走位。
10）奥比中光/奥锐达
奥比中光全资子公司奥锐达拥有业界领先的基于 SPAD 技术路线的 dToF 测距技术，与斯坦德机器人达成深度合作，共同研发新一代激光雷达，致力于为移动机器人行业提供先进的激光雷达感知方案。
11）森库莱萨
森库莱萨激光雷达业务涵盖 tof 单线激光测距雷达、相位法激光测距雷达及 2d 扫描雷达等，具备规模化生产能力，产品线丰富，从适用于 AGV、服务机器人等场景的低成本、高可靠性千元级单线雷达，到支持工业巡检、仓储物流领域高精度三维建模的 16 线 / 32 线多线雷达一应俱全。
12）万集科技
技术优势：实现机械式/MEMS/OPA三路线量产，128线雷达获工业机器人定点。
以上内容来源于焉知人形机器人
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多年来一直专注于服务器，入围政采平台，GB200、H200、H100、A100、H800、A800、L40、L40S、RTX6000 Ada，RTX A6000，256核心服务器等。
来源：一丝不苟小羊一点号1
