服務(wù)機(jī)器人區(qū)別于工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是可以自主行動(dòng)

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)需求的變化，服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，將超越工業(yè)機(jī)器人的增速，成為機(jī)器人行業(yè)的下一個(gè)風(fēng)口，而服務(wù)機(jī)器人區(qū)別于工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)是，可以自主定位、自主路徑規(guī)劃和自主避障。

當(dāng)我們身處某地，可以通過(guò)眼睛觀察周邊環(huán)境，如果想要去另一個(gè)地方，需判斷最佳路徑，當(dāng)然也會(huì)同時(shí)避開(kāi)障礙物，順利到達(dá)目的地。那么對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，如何實(shí)現(xiàn)這樣的定位與導(dǎo)航呢？

以機(jī)器人的同步建圖與定位技術(shù)為前提

近年來(lái)，一種在確定自身位置的同時(shí)構(gòu)造環(huán)境模型的方法，常被用來(lái)解決機(jī)器人定位與建圖問(wèn)題。這種被稱為SLAM （Simultaneous Localization And Mapping）的方法，是移動(dòng)機(jī)器人智能水平的最好體現(xiàn)，是否具備同步建圖與定位的能力被普遍認(rèn)為是機(jī)器人能否實(shí)現(xiàn)自主的關(guān)鍵前提條件。

目前，常用的SLAM技術(shù)主要分為兩類，一類是基于視覺(jué)傳感器的VSLAM，另一類是基于激光傳感器的激光SLAM。

視覺(jué)SLAM專指利用攝像機(jī)、Kinect等深度像機(jī)來(lái)做室內(nèi)導(dǎo)航和探索。到目前為止，室內(nèi)的視覺(jué)SLAM仍處于研究階段，遠(yuǎn)未到實(shí)際應(yīng)用的程度，一方面，編寫和使用視覺(jué)SLAM需要大量的專業(yè)知識(shí)，算法的實(shí)時(shí)性未達(dá)到實(shí)用要求，另一方面，視覺(jué)SLAM生成的地圖（多數(shù)是點(diǎn)云）不能用來(lái)做機(jī)器人的路徑規(guī)劃，需要進(jìn)一步探索和研究。

與視覺(jué)SLAM不同的是，激光SLAM技術(shù)已較為成熟，也是目前為止最穩(wěn)定、可靠的高性能SLAM方式。

與其投入大量成本 不少公司更愿意選擇打包解決方案

隨著激光雷達(dá)價(jià)格進(jìn)一步降低，核心傳感器低成本化成為可能，不少服務(wù)機(jī)器人廠商也開(kāi)始著手研發(fā)SLAM算法，但實(shí)際進(jìn)展并不理想。我們采訪了幾家服務(wù)機(jī)器人廠商，起初他們選擇采用ROS（Robot Opration System）實(shí)現(xiàn)定位與建圖，雖然是開(kāi)源系統(tǒng)，可以快速入門，但系統(tǒng)對(duì)于硬件要求較高，這無(wú)形中也提高了用戶成本。此外，對(duì)于服務(wù)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，與用戶開(kāi)展實(shí)時(shí)互動(dòng)是很重要的一項(xiàng)應(yīng)用，而ROS自身的系統(tǒng)設(shè)計(jì)無(wú)法保證實(shí)時(shí)性，目前還不適合于真正的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。在嘗試采用ROS后，他們轉(zhuǎn)而研發(fā)SLAM算法，但整體系統(tǒng)非常復(fù)雜，算法編程需要大量的專業(yè)知識(shí)積累，開(kāi)發(fā)難度大，周期長(zhǎng)。

對(duì)于服務(wù)機(jī)器人廠商來(lái)說(shuō)，與其投入巨大的精力去研發(fā)SLAM算法，他們更愿意選擇提供打包解決方案的公司，而自身只需專注于開(kāi)發(fā)機(jī)器人上層結(jié)構(gòu)，這樣可以節(jié)約大量成本。

據(jù)了解，目前國(guó)內(nèi)思嵐科技在激光SLAM方面已有成熟的產(chǎn)品，利用其自主研發(fā)的激光雷達(dá)作為核心傳感器，通過(guò)SLAMWARE內(nèi)置的先進(jìn)算法驅(qū)動(dòng)，可在未知環(huán)境中實(shí)時(shí)提供定位。并構(gòu)建最高達(dá)5cm分辨率的環(huán)境地圖。在實(shí)現(xiàn)定位與建圖外，同時(shí)采用D*動(dòng)態(tài)即時(shí)路徑規(guī)劃算法，可自動(dòng)搜索前往目標(biāo)的最短路徑并控制機(jī)器人行動(dòng)。

縱觀全球，能提供定位導(dǎo)航方案的公司并不多，思嵐科技作為國(guó)內(nèi)首屈一指的機(jī)器人定位導(dǎo)航方案提供商，在國(guó)內(nèi)已占據(jù)70%以上的市場(chǎng)，目前優(yōu)必選、新松等知名機(jī)器人企業(yè)均為思嵐科技的合作伙伴，思嵐科技的出現(xiàn)為機(jī)器人帝國(guó)的擴(kuò)張鋪平了道路。

在我國(guó)發(fā)布的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》中，特別指出在智能型公共服務(wù)機(jī)器人中，“導(dǎo)航方式采用激光SLAM，最大移動(dòng)速度0.6m/s，定位精度±100mm，具備自主行走、人機(jī)交互、講解、導(dǎo)引等功能”。可見(jiàn)，激光SLAM的技術(shù)優(yōu)越性，加上政策層面的鼓勵(lì)與支持，未來(lái)的發(fā)展?jié)摿善凇?/p>