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涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)突破性創(chuàng)新!毫秒級(jí)貼邊+高智商清掃重新定義移動(dòng)機(jī)器人

涂鴉開(kāi)發(fā)者 ? 2025-03-06 18:59 ? 次閱讀
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一、移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù)有多難?

智能化浪潮推動(dòng)下,可移動(dòng)智能硬件系統(tǒng)的應(yīng)用正從服務(wù)于家庭的清潔機(jī)器人,逐步擴(kuò)展至工/商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域。而要想實(shí)現(xiàn)這類(lèi)系統(tǒng)在精細(xì)場(chǎng)景下的靈活應(yīng)用,核心技術(shù)就在于能夠?qū)崿F(xiàn)自主移動(dòng)與動(dòng)態(tài)決策能力,對(duì)技術(shù)革新的要求不僅是多維度的融合,而且更復(fù)雜,比如:

需要通過(guò)激光雷達(dá)、視覺(jué)傳感器與慣性導(dǎo)航模塊,實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知與SLAM實(shí)時(shí)定位;

基于深度學(xué)習(xí)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)的路徑規(guī)劃算法,支持動(dòng)態(tài)避障與最優(yōu)路線決策;

高精度電機(jī)控制與低功耗能源管理,能夠有效保障穩(wěn)定續(xù)航與靈活運(yùn)動(dòng);

5G、邊緣計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)云端協(xié)同,賦予設(shè)備遠(yuǎn)程管理與自主進(jìn)化能力。

可以說(shuō),可移動(dòng)智能硬件系統(tǒng)正以【感知-決策-執(zhí)行】的閉環(huán)能力重塑生產(chǎn)力邊界。但由于技術(shù)難度的復(fù)雜性,傳統(tǒng)硬件企業(yè)常面臨雙重困境:一方面需承擔(dān)千萬(wàn)級(jí)研發(fā)投入與過(guò)長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期,另一方面受限于因算法工程化能力薄弱導(dǎo)致的商業(yè)化進(jìn)程遲滯。

二、涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)的變革性創(chuàng)新

為突破行業(yè)共性技術(shù)瓶頸,涂鴉智能基于 TuyaOS 架構(gòu)打造了運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng),幫助開(kāi)發(fā)者降低移動(dòng)智能硬件的開(kāi)發(fā)門(mén)檻。它繼承了 TuyaOS 的一系列優(yōu)點(diǎn),如強(qiáng)大的跨平臺(tái)兼容、低代碼開(kāi)發(fā)硬件傳感以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等,不僅提高了開(kāi)發(fā)效率,而且成功構(gòu)建覆蓋感知-決策-執(zhí)行的全棧式機(jī)器人技術(shù)矩陣。開(kāi)發(fā)者可直接進(jìn)行一站式應(yīng)用,目前已成功幫助各品牌客戶實(shí)現(xiàn)多品類(lèi)移動(dòng)智能機(jī)器人的規(guī)?;涞?。

該方案的最大優(yōu)勢(shì)就在于,涂鴉在最小芯片資源中,利用運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)的跨平臺(tái)性能,實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的突破,包括低成本的移動(dòng)定位算法、規(guī)劃算法、控制算法:

涂鴉在 SLAM 實(shí)時(shí)定位軟件工程中做了創(chuàng)新改進(jìn),通過(guò)強(qiáng)化多線程并行計(jì)算能力,大大提升建圖定位的核心算法性能,完美解決了低特征場(chǎng)景(如純色墻面、重復(fù)結(jié)構(gòu)空間等)的建圖定位與重定位問(wèn)題;

利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)策略,涂鴉成功突破傳統(tǒng)規(guī)則系統(tǒng)的局限,解決了難以泛化的各類(lèi)復(fù)雜場(chǎng)景脫困問(wèn)題;

改進(jìn)并解決了最優(yōu)覆蓋路徑規(guī)劃問(wèn)題。

最終經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用后的可靠反復(fù)測(cè)驗(yàn),搭載涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品,在定位精度、任務(wù)完成率、能效比等關(guān)鍵算法性能指標(biāo)上,較主流友商方案實(shí)現(xiàn) 10%~20% 的顯著提升!

1.現(xiàn)階段,我們將逐步為開(kāi)發(fā)者提供多種技術(shù)支持:

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2. 該系統(tǒng)在移動(dòng)機(jī)器人中的能力水平


以掃地機(jī)器人的應(yīng)用為例。目前相較于市面上同等規(guī)格的家用清潔機(jī)器人產(chǎn)品,涂鴉在部分關(guān)鍵指標(biāo)上都有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì):


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2.1 高效的智能規(guī)劃清掃能力

相較于業(yè)界同等水平的清潔機(jī)器人,涂鴉提供的家居清掃規(guī)劃算法,在技術(shù)實(shí)現(xiàn)與性能優(yōu)化層面展現(xiàn)了多重差異化優(yōu)勢(shì),包括清掃效率和清潔覆蓋率都呈現(xiàn)大幅度領(lǐng)先,而這也是長(zhǎng)期打磨和優(yōu)化后的最優(yōu)策略。


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2.2 魯棒的定位能力


市面上有不少以激光雷達(dá)為定位方案的移動(dòng)機(jī)器人,這種技術(shù)方案的弊端就在于移動(dòng)機(jī)器人很容易在非平整地板( 如門(mén)檻、吧臺(tái)椅等場(chǎng)景)出現(xiàn)疊圖的現(xiàn)象,導(dǎo)致用戶經(jīng)常抱怨需要重新建圖、體驗(yàn)感差。


而涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)提供的定位方案,經(jīng)過(guò)大量的算法工程優(yōu)化和傳感器處理優(yōu)化,能在任意工況下,實(shí)現(xiàn)完全不疊圖,保證穩(wěn)定的定位輸出。

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2.3 高效的重定位能力

涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)精心集成多種環(huán)境適配算法,為用戶提供了快速重定位的能力。通過(guò)該系統(tǒng),移動(dòng)機(jī)器人可根據(jù)實(shí)時(shí)采集的幾何結(jié)構(gòu)、光照強(qiáng)度等參數(shù),動(dòng)態(tài)切換最優(yōu)定位方案?。

比如:用戶可以在多個(gè)房間、辦公樓、醫(yī)院、商場(chǎng)等任意環(huán)境中啟動(dòng)機(jī)器人,無(wú)需指定機(jī)器人初始位置或初始樓層,就能自適應(yīng)無(wú)縫銜接、匹配多樓層地圖。即使在低特征的長(zhǎng)廊退化環(huán)境下(指線性狹長(zhǎng)地理空間),定位效率與準(zhǔn)確率也能達(dá)到 100%。

(涂鴉重定位能力展示)


2.4 快速自主建圖

該系統(tǒng)還提供了高效的自主建圖能力,擺脫傳統(tǒng)的手動(dòng)建圖或者全屋覆蓋建圖,可幫助提高移動(dòng)機(jī)器人的環(huán)境構(gòu)建與部署效率。


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2.5 突破性實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)貼邊能力


相對(duì)于市面上的機(jī)器人,要達(dá)到 1 厘米以內(nèi)的貼邊清掃能力,往往需要搭配昂貴的線激光模組。而涂鴉提供的移動(dòng)能力,可以脫離線激光模組,單純使用 5HZ 的導(dǎo)航激光,就能利用算法補(bǔ)足激光測(cè)量頻率與精度問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)貼邊清掃能力。

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3. 提供二次開(kāi)發(fā)能力


除了基礎(chǔ)的規(guī)劃、定位、控制能力,該系統(tǒng)還提供一系列的二次開(kāi)發(fā)能力,為開(kāi)發(fā)者提供靈活的產(chǎn)品功能模塊化開(kāi)發(fā)流程。

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3.1 自定義機(jī)器人行為

針對(duì)多形態(tài)機(jī)器人開(kāi)發(fā)者及高階算法定制需求,涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)突破傳統(tǒng)掃地機(jī)開(kāi)發(fā)框架桎梏,為開(kāi)發(fā)者額外提供一系列默認(rèn)的行為框架:在行為框架中,開(kāi)發(fā)者可任意添加并定制屬于自己的控制動(dòng)作。

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3.2 機(jī)器人仿真框架


針對(duì)還不想投入硬件開(kāi)發(fā)、只想先驗(yàn)證算法原型的開(kāi)發(fā)者,涂鴉提供基于主流 gazebo、isaac sim 等仿真環(huán)境的調(diào)試和橋接入口,開(kāi)發(fā)者們可基于此先行調(diào)試,最后再部署算法到生產(chǎn)環(huán)境中,大大降低試錯(cuò)成本和時(shí)間。

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3.3 傳感器信息錄取與回放應(yīng)用


為了方便開(kāi)發(fā)者對(duì)還處于運(yùn)行中的移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行故障分析,涂鴉貼心提供相關(guān)信息的實(shí)時(shí)記錄和回放功能,助力開(kāi)發(fā)者完成離線調(diào)試。

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3.4 與 ROS 開(kāi)源社區(qū)的橋接與實(shí)時(shí)可視化調(diào)試


通過(guò)涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái),開(kāi)發(fā)者也可以使用 ROS1/ROS2 平臺(tái)的橋接功能,在設(shè)備運(yùn)行時(shí),就能在 ROS 開(kāi)源軟件中進(jìn)行可視化調(diào)試。

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3.5 AI 強(qiáng)化學(xué)習(xí)部署流程


基于涂鴉 issac lab 的強(qiáng)化學(xué)習(xí)功能,用戶可以自定義學(xué)習(xí)任務(wù),并結(jié)合涂鴉提供的運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)行為樹(shù)框架,快速部署預(yù)訓(xùn)練模型。

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3.6 更多的算法與功能開(kāi)源


我們不局限于上述描述的二次開(kāi)發(fā)功能,還可以針對(duì)不同的開(kāi)發(fā)者釋放更多源碼。

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