浅谈激光导航对机器人自主行走的重要性

自主行走是現(xiàn)代智能服務機器人的基礎，能做到獨立行走并避開障礙物是機器人行業(yè)一次質的飛躍，要實現(xiàn)機器人的自主行走，激光導航技術是關鍵，激光導航是指通過激光來獲取周圍環(huán)境的信息，測量激光從發(fā)出到接收的時間，計算出自身距離及前方障礙物的距離，通過算法的處理，得出環(huán)境模型，在不斷的掃描測距中獲取自身定位及行走路線。

目前，在家庭、商場、餐廳、酒店、銀行等不同場景下，應用激光導航的服務機器人已日益增多，覆蓋了室內全場景。在家里，掃地機器人知道哪些地方掃過，哪些地方沒掃過；在餐廳，送餐機器人可以隨意走動，即使在人多的時候也不會撞到客人；在商場，如果迷路了，點擊機器人身上的大屏幕就能被帶到目的地...。相信這是大多數(shù)人心中的理想機器人，但這看上去簡單的操作，對機器人來說卻存在極大的挑戰(zhàn)，僅依靠激光雷達、攝像頭等單一傳感器，顯然是無法實現(xiàn)的，還需要額外的算法來配合。

例如，采用激光導航的掃地機器人，在其身上安裝激光雷達，配合SLAM算法，可幫助掃地機實現(xiàn)自主定位與建圖，從而讓其實現(xiàn)智能導航及路徑規(guī)劃。完全無需人工干預，結合對應軟件達到數(shù)據(jù)互通，創(chuàng)建可視化實時地圖，通過分區(qū)清掃便能掌握已掃及未掃區(qū)域。

國內思嵐科技作為最早將激光導航應用于服務機器人的企業(yè)，其研發(fā)的自主定位導航技術已成熟的應用于微軟、殼牌、優(yōu)必選、科大訊飛、軟銀等企業(yè)的服務機器人項目。據(jù)了解，思嵐科技的激光導航方案主要包括RPLIDAR系列激光雷達與模塊化定位導航系統(tǒng)SLAMWARE。

激光雷達是實現(xiàn)機器人自主行走最核心的傳感器，它相當于機器人的“眼睛”，可以讓機器人“看清”周圍環(huán)境，目前，基于三角測距原理，思嵐科技已研發(fā)出三代激光雷達產品，同時，在今年還分別發(fā)布了新一代TOF激光雷達，及全新品類的激光建圖雷達，并已全面對外開售，

讓機器人擁有“眼睛“是必然的，但加入”小腦“也是必不可少的，在人類身體構造中，小腦占據(jù)整個腦部神經元的50%，主要就是來幫助人類實現(xiàn)行走。而對于機器人來說，小腦可以繪制環(huán)境地圖來指導自身行走，但如何在環(huán)境中找到一條從起點到終點，同時避開障礙物的最優(yōu)路徑顯得更為困難和重要。為了幫助機器人更好的實現(xiàn)自主行走，一個控制運動的核心中樞尤為重要，思嵐科技的 SLAMWARE 就充當了機器人的“小腦”。

SLAMWARE內置了基于激光雷達的同步定位與建圖 (SLAM) 及配套的路徑規(guī)劃功能，相較于開源的ROS機器人操作系統(tǒng)，SLAMWARE內置的SLAM算法構建出的地圖更加精確，即使受到外界干擾也可以保持較高的定位精度。在實際應用時，除了利用SLAM構建環(huán)境地圖與實時定位外，我們還希望機器人在未知環(huán)境中自動避開障礙物，實現(xiàn)自主移動。SLAMWARE采用D＊算法（即動態(tài)啟發(fā)式路徑搜索算法），可以讓機器人不需要預先錄入地圖，就可以在陌生環(huán)境中行動自如，躲避動態(tài)障礙物。

由于服務機器人的工作環(huán)境相對來說較為復雜，SLAMWARE同時還支持超聲波傳感器，防跌落傳感器、碰撞傳感器和深度攝像頭的數(shù)據(jù)，利用多種傳感器信息融合，使機器人能更加智能的實現(xiàn)自主行走。

此外，為了降低機器人企業(yè)的研發(fā)成本，思嵐科技還推出了可擴展的通用型機器人底盤ZEUS&Apollo，其內置思嵐科技自主研發(fā)的雷達及定位導航系統(tǒng)，同時配備了深度攝像頭、超聲波、防跌落等傳感器，保證機器人的安全運行，防止機器人出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。同時，還支持虛擬墻和虛擬軌道、自主返回充電、第三方應用拓展及樓層建圖導航，自動電梯控制等多種功能。

實現(xiàn)機器人自主行走一直是業(yè)內研究的重點，目前，能提供成熟激光導航技術的企業(yè)并不多，思嵐科技作為機器人定位導航技術的領航者，正不斷引領行業(yè)邁入新的發(fā)展階段。