思岚科技黄珏珅：让机器人“看”得更清，“走”得更智能

摘要：行業(yè)需求“煉丹爐”煉就激光雷達“火眼金睛”

導(dǎo)語：數(shù)字化與智能化正在對工業(yè)生產(chǎn)流程進行全面重塑，智能制造產(chǎn)業(yè)細(xì)分領(lǐng)域涌現(xiàn)出眾多黑馬企業(yè)。在工業(yè)與機器人兩大需求的共同推動下，激光雷達這一傳感硬件終端的應(yīng)用市場展現(xiàn)出超千億元的前景。

隨著工業(yè)4.0的深入推進，“機器人+”概念不斷深入各個應(yīng)用領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的工業(yè)制造領(lǐng)域，到新興的服務(wù)領(lǐng)域，再到醫(yī)療、教育、娛樂等各個行業(yè)，機器人技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛。而機器人核心零部件作為影響機器人價格、產(chǎn)量的核心因素之一，卻遲遲無法突破。在此背景下，大量國產(chǎn)自主化技術(shù)企業(yè)不斷涌現(xiàn)，上海思嵐科技有限公司（以下簡稱“思嵐科技”）就是其中之一。

為此，機器人產(chǎn)業(yè)專訪思嵐科技聯(lián)合創(chuàng)始人&CTO黃玨珅，就激光雷達及自主定位導(dǎo)航的技術(shù)突破及難點應(yīng)用進行了深入交流，以下是專訪提煉。

思嵐科技是一家專注于解決機器人在陌生環(huán)境中實現(xiàn)自主移動能力問題的公司，提供機器人中關(guān)鍵的激光雷達和導(dǎo)航定位解決方案。

激光雷達產(chǎn)品的發(fā)展過程并非線性關(guān)系，不存在從機械式掃描發(fā)展到半固態(tài)掃描的固定模式。激光雷達產(chǎn)品是為了滿足不同領(lǐng)域的需求而設(shè)計生產(chǎn)的。因此，多類激光雷達共存才是行業(yè)常態(tài)。

目前，市面上的定位和場景構(gòu)建技術(shù)主要依賴于視覺雷達和激光雷達這兩種雷達技術(shù)。視覺雷達在大型場景和復(fù)雜場景中的優(yōu)勢在于其定位的可靠性更高，可以提供更豐富的視覺信息，劣勢則是對障礙的感知能力較差，且容易受光線和環(huán)境影響，使機器人難以實現(xiàn)自主避障和移動。激光雷達的優(yōu)勢在于具有更高的精度和穩(wěn)定性，可以直接完成障礙物掃描，但在一些環(huán)境變化較大或場景較大的情況下，其定位能力可能會稍顯不足，并且成本相對較高。

在談及實際應(yīng)用場景中如何應(yīng)用視覺SLAM（即時定位與地圖構(gòu)建）和LIDAR（雷達） SLAM時，思嵐科技聯(lián)合創(chuàng)始人&CTO黃玨珅說道，“思嵐的觀點是這樣的，我們一直以來的選擇是以機械式激光雷達作為基礎(chǔ)核心，混合視覺SLAM技術(shù)以滿足那些特殊產(chǎn)品的需求。目前這種方案已經(jīng)在客戶場景中使用了很多年，混合方案的需求也是不斷增加。”

圖1 RPLIDAR A1

激光雷達在機器人領(lǐng)域中占據(jù)重要地位，可以說是機器人的核心傳感器之一。在早期，能夠為機器人提供激光雷達的產(chǎn)品主要由德國SICK（西克）和日本Hokuyo（北陽）壟斷，且價格昂貴。隨著時間的推移，思嵐科技在2014年推出了第一款民用激光雷達“RPLIDAR A1”，這款產(chǎn)品不僅降低了激光雷達的售價和成本，還使得機器人行業(yè)能夠批量使用。黃玨珅說道，“思嵐科技推出的A系列和S系列激光雷達都是采用DTOF（飛行時間測距）技術(shù)，這種激光雷達可以獲得更遠的測量距離和更高的采樣頻率。這使得服務(wù)機器人和工業(yè)機器人中的AMR（自主式移動機器人）大規(guī)模使用成為可能，同時也大大降低行業(yè)成本和門檻。”

圖2 思嵐雷達系列產(chǎn)品

“我們看到，目前工業(yè)界大規(guī)模使用的是機械式激光雷達，但是機械式激光雷達因其存在軸承老化、進灰，所以大部分的機械式雷達因為場景需求被固態(tài)激光雷達搶占了市場。”黃玨珅表示，思嵐科技能夠在采用機械掃描的情況下實現(xiàn)可靠運行，主要可靠性高和使用壽命久這兩個原因。

傳統(tǒng)的機械式雷達在使用過程中，由于不斷的高速旋轉(zhuǎn)和振動，容易出現(xiàn)磨損和疲勞現(xiàn)象，導(dǎo)致其壽命較短。思嵐科技在解決機械式雷達壽命短的問題上，創(chuàng)新設(shè)計了一種光磁融合技術(shù)，通過將光學(xué)和磁學(xué)原理相結(jié)合，實現(xiàn)了雷達的無接觸、無磨損運行。避免了傳統(tǒng)機械式雷達中存在的磨損和疲勞問題，提高雷達的使用壽命。同時，就激光雷達傳感器本身而言，思嵐經(jīng)過不斷的調(diào)優(yōu)和迭代，攻克了激光雷達在面對深色物體、細(xì)小物體、玻璃鏡面等高反射物體時“看”不準(zhǔn)確的窘境。結(jié)合激光雷達在應(yīng)用場景中會產(chǎn)生的拖尾、噪點等干擾難題，思嵐科技也一并解決，讓激光雷達“看清”環(huán)境中的每一個細(xì)節(jié)，給機器人更好的“指引”。

“思嵐科技近期還推出了SLAMkit。從硬件結(jié)構(gòu)上來看，它主要包括激光雷達、定位協(xié)處理模塊和授權(quán)軟件程序。對于客戶來說，只需得到授權(quán)，就可以在計算平臺上使機器人具備建圖和定位能力，簡化了中間研發(fā)、測試、適配的過程。”黃玨珅表示，SLAMkit是一種業(yè)內(nèi)全新的、具有極高價值的產(chǎn)品新形態(tài)。

圖4 SLAMkit

在探討機器人的移動能力構(gòu)建時，需要關(guān)注兩大核心要素。首先是機器人的視覺能力，即機器人能夠準(zhǔn)確感知環(huán)境中的障礙物和其他信息的能力。其次是機器人的大腦功能，即能夠基于所感知的信息做出相應(yīng)決策。黃玨珅說，“作為行業(yè)上游，我們始終重視這兩方面的發(fā)展，將產(chǎn)品線分為兩大類：一是機器人的“眼睛”，即激光雷達產(chǎn)品線；二是機器人的“小腦”，即導(dǎo)航定位方案產(chǎn)品線。”

這兩大產(chǎn)品的完美結(jié)合就是思嵐的機器人底盤產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)化底盤產(chǎn)品是一個多學(xué)科融合的復(fù)雜系統(tǒng)。它涵蓋觸控技術(shù)、機械結(jié)構(gòu)、硬件、電池電源管理等多個領(lǐng)域，也包括光學(xué)技術(shù)和導(dǎo)航定位技術(shù)。將這些復(fù)雜的技術(shù)和概念整合生產(chǎn)整機，是一項相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。思嵐科技推出標(biāo)準(zhǔn)化機器人移動底盤產(chǎn)品系列，將傳感器、導(dǎo)航算法、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、電池、硬件設(shè)備和軟件等集成在一起，為機器人提供移動能力、電源管理能力和云端遠程實施與控制能力。

市場上大多數(shù)機器人的硬件配置較高，這是因為在進行系統(tǒng)構(gòu)建時缺乏軟件協(xié)同，因此需要占用更多的資源。對于機器人而言，只有軟硬件協(xié)同，對算法體系和基礎(chǔ)設(shè)施進行優(yōu)化設(shè)計，才能實現(xiàn)更高的計算性能，同時消耗更少的資源。以AGV機器人為例，通常有兩塊主板，一塊負(fù)責(zé)機器人的核心算法，如運動優(yōu)化和控制，使用英特爾X86處理器；另一塊主板負(fù)責(zé)用戶交互，使用ARM處理器。黃玨珅說道，“思嵐科技已經(jīng)實現(xiàn)使用單塊低成本的ARM主板同時實現(xiàn)算法運行、用戶交互以及更好的定位性能，相較于競品有著更大的優(yōu)勢。”

在軟件設(shè)計上，黃玨珅認(rèn)為ROS（機器人操作系統(tǒng)，Robot Operating System）作為學(xué)術(shù)界軟件平臺，設(shè)計優(yōu)雅，但工程化水平和運行效率相對較低，同時對內(nèi)存和CPU的要求較高。為了解決這一問題，思嵐科技自主設(shè)計了一套不基于安卓和ROS的基礎(chǔ)軟件平臺RoboStudio。“ROS生態(tài)正在蓬勃發(fā)展，一些客戶對此有需求。因此，RoboStudio軟件體系也將通過ROS形式為客戶提供兼容，”黃玨珅說道。

對于機器人企業(yè)而言，需要兩條腿走路，一方面提供機器人移動能力，另一方面提供電源管理能力及云端遠程實施與控制能力，以幫助客戶更好地實現(xiàn)他們的目標(biāo)。這種平臺化模式允許用戶根據(jù)自身實際需求和場景要求，進行自主化的微調(diào)，以適應(yīng)實際應(yīng)用場景。這樣的設(shè)計理念旨在為用戶提供更加靈活、個性化的使用體驗，同時也提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和可擴展性。黃玨珅表示，機器人的平臺化與汽車平臺化戰(zhàn)略類似，一個汽車平臺可以推出一系列不同的汽車產(chǎn)品，通過對平臺進行微調(diào)，以滿足不同產(chǎn)品的需求，并設(shè)計、生產(chǎn)、技術(shù)不同的機型。

作為機器人核心傳感器，激光雷達技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定尤為重要。思嵐科技積極與業(yè)界其他企業(yè)、國家部委合作，主導(dǎo)或參與多項激光雷達相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。其次，作為最早提供激光雷達標(biāo)準(zhǔn)化接口的公司，思嵐科技設(shè)計的激光雷達接口和軟件接口已經(jīng)成為行業(yè)中的實施標(biāo)準(zhǔn)。黃玨珅表示，“我們很高興看到，思嵐設(shè)計的接口能成為行業(yè)內(nèi)的一大標(biāo)準(zhǔn)，也希望友商能夠在此基礎(chǔ)上推出更優(yōu)秀的產(chǎn)品，滿足客戶的需要。”

作為國內(nèi)最早從事激光雷達生產(chǎn)的廠家之一，思嵐科技在海外的學(xué)術(shù)界和愛好者市場都享有極高的品牌影響力。目前，在思嵐的年度營收中，有超過30%占比來自海外市場。從去年開始，思嵐科技在新加坡設(shè)立了海外分支機構(gòu)，以便能夠更好地服務(wù)海外客戶。利用大量完全國產(chǎn)化自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和零組件，立足國內(nèi)，面向全球，以新加坡這樣的分支機構(gòu)作為海外支點，進一步拓展海外市場。黃玨珅表示，“從目前的情況來看，海外市場在明年的增長預(yù)期非?？捎^。”

未來，激光雷達系統(tǒng)的性能和可靠性將持續(xù)提升，相信激光雷達技術(shù)的市場需求也將進一步增長。希望思嵐科技能夠不斷推出具有競爭力的產(chǎn)品和服務(wù)，為機器人產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展做出更大的貢獻。

文章來源于：機器人產(chǎn)業(yè)雜志《思嵐科技：激光雷達行業(yè)中的“基普喬格”》