服务机器人实现“智能”的第一步——自主移动

未曾想過，那些曾出現(xiàn)在電影橋段中的機(jī)器人會(huì)逐漸走入我們的生活，它們不僅有簡(jiǎn)潔大氣的外形、呆萌幽默的話語，還能代替人類進(jìn)行房間清掃、自主送餐、引導(dǎo)購物、導(dǎo)診導(dǎo)覽、咨詢等多種功能，并從最初靠炒作或噱頭博眼球，到現(xiàn)在已真實(shí)落地應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)終端，其中包括餐廳、銀行、政務(wù)、展會(huì)、企業(yè)大廳等多個(gè)垂直行業(yè)，服務(wù)機(jī)器人已慢慢滲入到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，它早已不是科幻電影中的產(chǎn)物。當(dāng)服務(wù)機(jī)器人的光束照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，迎來的將是整個(gè)行業(yè)的發(fā)展藍(lán)圖。

據(jù)了解，我國服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)迅速，預(yù)計(jì)到2020年，服務(wù)機(jī)器人年銷售額將超過300億，其中服務(wù)機(jī)器人比工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模更大，據(jù)前瞻網(wǎng)發(fā)布的報(bào)告，未來幾年，預(yù)計(jì)全球的工業(yè)機(jī)器人增速為6%，而服務(wù)機(jī)器人增速將高達(dá)17%。

自主移動(dòng)是服務(wù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化的第一步

目前，智能服務(wù)機(jī)器人涵蓋了從運(yùn)動(dòng)控制、環(huán)境感知、人機(jī)交互識(shí)別等多種核心技術(shù)。其中自主移動(dòng)技術(shù)是智能服務(wù)機(jī)器人的關(guān)鍵能力，同時(shí)，也是服務(wù)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化的第一步。

自主移動(dòng)是指服務(wù)機(jī)器人在特定的任務(wù)中，能夠進(jìn)行自主移動(dòng)，包括以自主定位導(dǎo)航技術(shù)為主體的環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、智能避障等移動(dòng)相關(guān)技術(shù)，綜合來說，自主移動(dòng)機(jī)器人會(huì)面臨“我在哪”、“我要去哪”、以及“如何去”這三大問題。

相比工業(yè)機(jī)器人，服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)復(fù)雜的多，沒有固定不變的場(chǎng)景部署，常常需要與人進(jìn)行交互，目前市面上較為常見的餐飲服務(wù)機(jī)器人、酒店服務(wù)機(jī)器人、銀行服務(wù)機(jī)器人、商場(chǎng)服務(wù)機(jī)器人等，如果按照和工業(yè)機(jī)器人同樣的導(dǎo)引式方案進(jìn)行移動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)環(huán)境部署成本高，服務(wù)機(jī)器人無法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行行為決策。

如果以上服務(wù)機(jī)器人采用了自主移動(dòng)技術(shù)作為解決方案，便可進(jìn)行實(shí)時(shí)定位及路徑規(guī)劃，在自主移動(dòng)過程中，無論出現(xiàn)動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)障礙物，機(jī)器人都能成功避障，并做好下一步的路徑規(guī)劃。它的優(yōu)點(diǎn)在于即使在一個(gè)陌生環(huán)境中進(jìn)行自主行走，機(jī)器人也能做到自主環(huán)境感知、地圖構(gòu)建及路徑規(guī)劃等功能，相比磁條鋪設(shè)使用更省錢省力。

現(xiàn)下已有的自主移動(dòng)技術(shù)解決方案

目前，投入自主移動(dòng)技術(shù)研發(fā)的企業(yè)已不在少數(shù)，其中就出現(xiàn)了思嵐科技這樣的企業(yè)，思嵐科技我國最早從事機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)的企業(yè)。截止2018年，思嵐科技的自主定位導(dǎo)航解決方案已在家用、商用、輕工業(yè)等領(lǐng)域深入落地，業(yè)務(wù)覆蓋亞歐美洲20多個(gè)國家和地區(qū)，服務(wù)超過2000家企業(yè)和10萬個(gè)人用戶。

思嵐科技為服務(wù)機(jī)器人企業(yè)提供了從傳感器到定位導(dǎo)航套餐再到服務(wù)機(jī)器人底盤的一系列解決方案，而傳感器是思嵐科技進(jìn)入機(jī)器人定位導(dǎo)航領(lǐng)域的第一條防線，其主要以三角測(cè)距及TOF激光雷達(dá)為核心，截止目前，思嵐科技已推出了多款激光雷達(dá)產(chǎn)品，不僅突破了三角測(cè)距激光雷達(dá)難以突破20米的局限，達(dá)到25米范圍的實(shí)用化距離探測(cè)，而且還實(shí)現(xiàn)了每秒16,000的采樣頻率，高達(dá)0.33°(15hz情況)的角度分辨率，刷新了三角測(cè)距雷達(dá)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

同時(shí)推出的TOF激光雷達(dá)可實(shí)現(xiàn)40米的測(cè)距距離，即使在遠(yuǎn)距離物體條件下，測(cè)量精度依舊精準(zhǔn)、穩(wěn)定。并且可有效避免環(huán)境光與強(qiáng)日光的干擾，實(shí)現(xiàn)室外場(chǎng)景的穩(wěn)定測(cè)距與高精度建圖。

最值得一提的是，思嵐科技推出的全新品類激光建圖傳感器Mapper，它有別于傳統(tǒng)的激光雷達(dá)，可直接對(duì)外輸出高品質(zhì)的地圖數(shù)據(jù)以及定位坐標(biāo)信息，無需任何外部依賴，上電手持即可使用。無論是家用場(chǎng)景，還是商用、輕工業(yè)場(chǎng)景，Mapper均可輕松實(shí)現(xiàn)建圖，即使是室外強(qiáng)光直射下，建圖能力也依舊穩(wěn)定。

除了傳感器，算法問題也是機(jī)器人定位導(dǎo)航的另一部分，思嵐科技通過改善算法原理和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，把處理器固化到一個(gè)芯片里面，推出基于激光雷達(dá)的模塊化自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)SLAMWARE，它集成了基于激光雷達(dá)的同步定位與建圖(SLAM)及配套的路徑規(guī)劃功能。

相較于開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS，思嵐科技這款芯片內(nèi)置的SLAM算法構(gòu)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(shí)際應(yīng)用時(shí)，除了利用SLAM構(gòu)建環(huán)境地圖與實(shí)時(shí)定位外，思嵐科技還希望機(jī)器人在未知環(huán)境中自動(dòng)避開障礙物，實(shí)現(xiàn)自由移動(dòng)。SLAMWARE采用D*算法(即動(dòng)態(tài)啟發(fā)式路徑搜索算法)，可以讓機(jī)器人不需要預(yù)先錄入地圖，就可以在陌生環(huán)境中行動(dòng)自如，躲避動(dòng)態(tài)障礙物。

另外，以激光雷達(dá)和定位導(dǎo)航系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合云系統(tǒng)，思嵐科技還推出了通用型機(jī)器人底盤 ZEUS系列，ZEUS系列機(jī)器人底盤擁有自主定位與導(dǎo)航、虛擬墻、虛擬軌道、云端遠(yuǎn)程管理、自主上下電梯、自動(dòng)回充等多種功能，融合激光雷達(dá)、深度攝像頭、超聲波、防跌落等多種傳感器數(shù)據(jù)，可靈活的規(guī)劃路線，實(shí)現(xiàn)智能行走。

從最初以激光雷達(dá)作為進(jìn)入行業(yè)的切入點(diǎn)，到目前為機(jī)器人提供的一整套定位導(dǎo)航解決方案，思嵐科技的 “點(diǎn)、線、面”發(fā)展路徑已成功凸顯，并成熟的應(yīng)用于各類服務(wù)機(jī)器中，其中就包括了微軟、殼牌、優(yōu)必選、科大訊飛、軟銀等知名企業(yè)的服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目。