智能机器人三大核心技术（一）

隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了蓬勃發(fā)展，據(jù)預(yù)測(cè)，2019年我國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模約為22億美元。基于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，在該領(lǐng)域衍生出各類形態(tài)不一的服務(wù)機(jī)器人，如餐廳送餐機(jī)器人、商場(chǎng)導(dǎo)購(gòu)機(jī)器人、銀行柜臺(tái)機(jī)器人等，雖功用不同，但這類機(jī)器人想要擁有高效的感知、識(shí)別等能力，離不開這些關(guān)鍵技術(shù)的輔助和幫助。

定位導(dǎo)航、人機(jī)交互及環(huán)境交互是智能服務(wù)機(jī)器人中常見(jiàn)的三大通用技術(shù)層。

定位導(dǎo)航技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能行走的第一步，本質(zhì)上就是幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主定位、建圖、路徑規(guī)劃及避障等能力。

在這里就需要涉及到機(jī)器人的感知能力，需要借助眼睛（如激光雷達(dá)）來(lái)幫助機(jī)器人完成周圍環(huán)境的掃描，配合相應(yīng)的算法，構(gòu)建有效的地圖數(shù)據(jù)，完成運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位導(dǎo)航。

按照所實(shí)現(xiàn)的功能劃分，自主定位導(dǎo)航技術(shù)主要包含了以下內(nèi)容：

在實(shí)際工作中，每個(gè)部分都是緊密相連的，下圖展示的是一個(gè)典型自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)部各組件的框架：

在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)中，目前主要涉及到激光SLAM及視覺(jué)SLAM ,激光SLAM主要采用2D或3D激光雷達(dá)，但應(yīng)用于機(jī)器人上主要以2D激光雷達(dá)為主，通過(guò)激光雷達(dá)可實(shí)時(shí)采集周圍物體的環(huán)境信息，對(duì)采集到的物體信息呈現(xiàn)出一系列分散的、具有準(zhǔn)確角度和距離的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)激光SLAM系統(tǒng)對(duì)不同時(shí)刻的兩片點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配與比對(duì)，計(jì)算激光雷達(dá)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的距離和姿態(tài)的改變，也就完成了對(duì)機(jī)器人本身的定位。

而視覺(jué)SLAM方案目前主要有兩種實(shí)現(xiàn)路徑，一種是基于RGBD的深度攝像機(jī)，比如Kinect，還有一種就是基于單目、雙目或者魚眼攝像頭?；谏疃葦z像機(jī)的視覺(jué)SLAM，與激光SLAM類似，也是通過(guò)收集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，來(lái)計(jì)算障礙物的距離?；趩文?、魚眼相機(jī)的視覺(jué)SLAM方案，主要是利用多幀圖像來(lái)估計(jì)自身的位姿變化，再通過(guò)累計(jì)位姿變化來(lái)計(jì)算距離物體的距離，并進(jìn)行定位與地圖構(gòu)建。

近年來(lái)，由于視覺(jué)SLAM受環(huán)境光限制較多，無(wú)法在暗處工作，目前仍處于研發(fā)和應(yīng)用拓展及產(chǎn)品逐漸落地階段。而激光SLAM憑借穩(wěn)定性高、不受光線影響等優(yōu)勢(shì)，再加上激光雷達(dá)成本的逐漸下降，被認(rèn)為是目前最具優(yōu)勢(shì)的定位導(dǎo)航方案。

思嵐科技作為國(guó)內(nèi)最早出現(xiàn)在機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)賽道的企業(yè)之一，在激光SLAM技術(shù)中已有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)沉淀，思嵐科技自主研發(fā)的定位導(dǎo)航方案已輻射于亞歐美洲等20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，擁有超過(guò)2000家企業(yè)用戶及個(gè)人用戶累計(jì)10萬(wàn)+，作為全球最早從事機(jī)器人自主定位導(dǎo)航技術(shù)的企業(yè)，目前思嵐科技市場(chǎng)占有率高達(dá)70%以上，其成熟的機(jī)器人自主定位導(dǎo)航方案已應(yīng)用于微軟、殼牌、優(yōu)必選、科大訊飛、軟銀等知名企業(yè)服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目中。

據(jù)了解，思嵐科技機(jī)器人定位導(dǎo)航方案主要由高性能激光雷達(dá)RPLIDAR與定位導(dǎo)航控制核心SLAMWARE core構(gòu)成，具有家用版及商用版之分，家用版測(cè)距范圍為12米，而商用版則可達(dá)到25米甚至是40米。該導(dǎo)航套裝，可幫助機(jī)器人在未知環(huán)境中實(shí)時(shí)提供定位、自主構(gòu)建最高達(dá)5cm分辨率的環(huán)境地圖，同時(shí)采用D*動(dòng)態(tài)即時(shí)路徑規(guī)劃算法，機(jī)器人可自動(dòng)完成路徑規(guī)劃，在陌生環(huán)境中行動(dòng)自如，并躲避動(dòng)態(tài)障礙物。

除此之外，為了幫助企業(yè)快速實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的開發(fā)，以最快速度搶占市場(chǎng)先機(jī)，思嵐科技還推出了通用型服務(wù)機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)，其內(nèi)置高性能SLAMWARE自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅為機(jī)器人提供了最基本的自主行走能力，還支持虛擬墻和虛擬軌道、自主返回充電、第三方應(yīng)用拓展及樓層建圖導(dǎo)航，自動(dòng)電梯控制等多種功能。用戶可根據(jù)實(shí)際需要搭載不同應(yīng)用，無(wú)需外部環(huán)境調(diào)整及人為編程設(shè)置，可適用于商場(chǎng)、醫(yī)院、餐廳、咖啡廳等各大服務(wù)場(chǎng)所。機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)的出現(xiàn)，使得企業(yè)可大量降低研發(fā)成本，將更多的精力投入到機(jī)器人上層應(yīng)用研發(fā)中。

在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位導(dǎo)航中，未來(lái)多傳感器融合將是大勢(shì)所趨，其中包括激光雷達(dá)、超聲波、防跌落、防碰撞及深度攝像頭等傳感器，思嵐科技的機(jī)器人開發(fā)平臺(tái)就基于了多傳感器融合技術(shù)，使其產(chǎn)生更全面、可靠的信息，精準(zhǔn)反映被檢測(cè)物體的特性，讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更智能的行走。

聲明：本欄目?jī)H代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表思嵐科技立場(chǎng)