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軌道交通新聞
機(jī)器人自主移動(dòng)沒那么簡單 激光雷達(dá)不等于智能導(dǎo)航
星之球科技 來源:東北新聞網(wǎng)2016-05-19 我要評論(0 )
憑借激光良好的指向性和高度聚焦性,激光雷達(dá)已經(jīng)成為移動(dòng)機(jī)器人的核心傳感器,同時(shí)它也是目前最可靠、最穩(wěn)定的定位技術(shù)。
憑借激光良好的指向性和高度聚焦性,激光雷達(dá)已經(jīng)成為移動(dòng)機(jī)器人的核心傳感器,同時(shí)它也是目前最可靠、最穩(wěn)定的定位技術(shù)。
目前,激光雷達(dá)的市場份額大多被諸如美國Velodyne、美國Quanergy、德國SICK、日本HOKUYO等國外企業(yè)占據(jù),售價(jià)十分昂貴,多用于地圖、安保及無人駕駛。為了降低成本,順著“弱硬件+強(qiáng)算法”的思路,Quanery用固態(tài)圖像傳感器替代360 度旋轉(zhuǎn)的攝像頭和激光測距器,成本將降到 1000 美元一套左右。國內(nèi)SLAMTEC結(jié)合激光三角測距技術(shù)與高速視覺采集處理機(jī)構(gòu),推出了售價(jià)僅千元的低成本激光雷達(dá)。
既然有了激光雷達(dá)這種可靠的定位技術(shù),是不是就意味著移動(dòng)機(jī)器人可以自主移動(dòng)了呢?其實(shí)不然,對于移動(dòng)機(jī)器人來說,激光雷達(dá)相當(dāng)于它的“眼睛”,它通過不停掃描來獲取二維空間的點(diǎn)陣數(shù)據(jù),但這并不能直接被移動(dòng)機(jī)器人使用。想要移動(dòng)機(jī)器人在完全陌生的環(huán)境中(沒有預(yù)先錄入地圖的情況下)實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航,顯然不是那么簡單。
設(shè)想一下,當(dāng)我們身處某個(gè)地方時(shí),可以通過眼睛看到周圍的環(huán)境,但如果想要去另一個(gè)地方,需要判斷最佳路徑,同時(shí)避開障礙物,才能順利到達(dá)目的地。其實(shí),移動(dòng)機(jī)器人利用激光雷達(dá)“看見”周圍環(huán)境并不難,難點(diǎn)在于后續(xù)的構(gòu)建地圖與路徑規(guī)劃。
目前,應(yīng)用于自主移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航技術(shù)有很多,但受室內(nèi)環(huán)境,尤其是家庭環(huán)境的限制,很多導(dǎo)航方法在室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人上很難或根本無法應(yīng)用,如電磁導(dǎo)航(需在地上布置感應(yīng)線圈)、GPS導(dǎo)航(室內(nèi)精度太低)等。另外,一些導(dǎo)航方法由于精度或?qū)崟r(shí)性等原因,也很難應(yīng)用在商業(yè)化的室內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人中,比如基于RFID的導(dǎo)航系統(tǒng)精度較低,而視覺導(dǎo)航雖然具有信號(hào)探測范圍廣,獲取信息完整等優(yōu)點(diǎn),但需處理的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)量巨大,實(shí)時(shí)性較差。
近年來,SLAM (Simultaneous Localization And Mapping)技術(shù)從理論研究到實(shí)際應(yīng)用,發(fā)展十分迅速,這種在確定自身位置的同時(shí)構(gòu)造環(huán)境模型的方法,可用來解決機(jī)器人定位導(dǎo)航問題。其中,激光SLAM技術(shù)利用激光雷達(dá)作為傳感器,獲取地圖數(shù)據(jù),使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)同步定位與地圖構(gòu)建,這是目前最穩(wěn)定、最可靠、高性能的SLAM方式。
就拿現(xiàn)在賣的最好的掃地機(jī)器人來說,過去,由于激光雷達(dá)價(jià)格過于昂貴,多數(shù)掃地機(jī)器人廠家只能放棄激光SLAM技術(shù),被迫選擇隨機(jī)碰撞尋路系統(tǒng),就是邊撞邊找路,這也就是為什么用戶普遍反應(yīng)掃地機(jī)器人智能程度不夠,過了新鮮勁就只能放在角落吃灰。
現(xiàn)在,低成本激光雷達(dá)面市也有一段時(shí)間,但是市面上真的能做到路徑規(guī)劃的掃地機(jī)器人卻寥寥無幾,背后的原因到底是什么呢?
為此,我們咨詢了一些掃地機(jī)器人廠家,得到的答案普遍集中在三點(diǎn),一是安裝了激光雷達(dá)后,雖然可以得到環(huán)境的輪廓信息,但需要利用算法進(jìn)行后期處理,建模后才能得到真正的地圖數(shù)據(jù);二是他們普遍擅長研究新的吸塵模式或擦地模式,對于環(huán)境建模算法的開發(fā)能力不夠,無法自己完成;三是掃地機(jī)器人不同于其他服務(wù)機(jī)器人,需要獨(dú)特的貼邊清掃、折回清掃、多房間自主導(dǎo)航等功能,目前已有的開源ROS系統(tǒng),只能實(shí)現(xiàn)簡單的建圖且難以集成,無法滿足掃地機(jī)器人的實(shí)際需要。廠家們普遍表示急需一款可以快速集成的芯片,不需要二次開發(fā),直接安裝在已有掃地機(jī)器人上,就可以完成路徑規(guī)劃、全面覆蓋清掃等功能。
掃地機(jī)器人算法模型
最近一段時(shí)間,機(jī)器人餐廳這樣的概念已經(jīng)不是什么新鮮事了,開業(yè)的時(shí)候吸引眼球,大批人圍觀,過段時(shí)間就會(huì)發(fā)現(xiàn)“機(jī)器人只能沿著固定線路送餐,加上餐廳人員走動(dòng)大,機(jī)器人不懂得躲閃,上菜容易灑落打翻,甚至造成安全事故”,機(jī)器人服務(wù)員最終被老板“炒了魷魚”。
送餐機(jī)器人
不過這樣的事情發(fā)生的多了,送餐機(jī)器人廠家也進(jìn)行了更新優(yōu)化,除了現(xiàn)有的電磁導(dǎo)航外,還在機(jī)器人身上安裝了激光雷達(dá),希望可以改善用戶體驗(yàn)。事實(shí)上,安裝激光雷達(dá)后,所能實(shí)現(xiàn)的功能非常有限,比如它可以在行走途中感應(yīng)前方障礙物,并自動(dòng)停止行走。
我們聯(lián)系了某送餐機(jī)器人廠家,技術(shù)人員表示他們目前普遍采用電磁導(dǎo)航,價(jià)格較低廉,在加裝激光雷達(dá)后,可以改善自動(dòng)避障的問題,但仍無法完全滿足客戶需求。雖然激光雷達(dá)成本相較于過去已經(jīng)大幅降低,但是SLAM算法需要長時(shí)間積累、優(yōu)化,無法短期開發(fā)完成,他們期待SLAM算法實(shí)現(xiàn)高度集成,可以直接配合激光雷達(dá)使用。
激光雷達(dá)作為SLAM的核心傳感器,其重要性不言而喻。但是,移動(dòng)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)完全自主移動(dòng),必然不能單單依靠激光雷達(dá)本身,其背后的高精度地圖、核心算法才是更重要的影響因素,也是更值得我們關(guān)注的領(lǐng)域。
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