室内机器人导航技术解读

機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)智能移動(dòng)是現(xiàn)下研究的一大熱點(diǎn)，定位導(dǎo)航技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主移動(dòng)的關(guān)鍵技術(shù)，其主要目的在于機(jī)器人能在無人干預(yù)的情況下，按照預(yù)先給定的任務(wù)命令，根據(jù)已知的地圖信息做出路徑規(guī)劃，并在移動(dòng)過程中，實(shí)時(shí)感知周圍環(huán)境，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整自身的位置與姿態(tài)，引導(dǎo)自身安全的行走，直至到達(dá)目的地。

目前，在室內(nèi)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)中主要涉及到以下幾種：慣性導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航及激光導(dǎo)航等。

慣性導(dǎo)航

慣性導(dǎo)航主要是依靠陀螺儀、加速度計(jì)等慣性傳感器獲取位置、速度等信息，成本較低，但容易造成累計(jì)誤差，在面積較大的復(fù)雜環(huán)境中，慣性導(dǎo)航的弊端會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來，可以說是一種較為初級(jí)的室內(nèi)機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)。

電磁導(dǎo)航

電磁導(dǎo)航也被稱為地下埋線導(dǎo)航，是一種較為傳統(tǒng)的導(dǎo)航方式，主要是通過在行走路徑上埋設(shè)多條引導(dǎo)電纜，分別流過不同頻率的電流，通過感應(yīng)線圈對(duì)電流的檢測(cè)來感知路徑信息，該技術(shù)簡(jiǎn)單實(shí)用，但其成本高，改造和維護(hù)困難，且不適用于長(zhǎng)距離導(dǎo)航。

二維碼導(dǎo)航

二維碼導(dǎo)航主要是通過攝像頭掃描地面上已鋪設(shè)好的二維碼，通過解析二維碼信息來獲取機(jī)器人當(dāng)前位置，這種導(dǎo)航方式通常與慣性導(dǎo)航相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。具有定位精確；鋪設(shè)改變路徑較為容易；便于控制通訊及對(duì)聲光無干擾等優(yōu)點(diǎn)。但路徑需要定期維護(hù)，如果在復(fù)雜的場(chǎng)地，則二維碼需要經(jīng)常更換，對(duì)對(duì)陀螺儀的精度及使用壽命要求嚴(yán)格，另外對(duì)場(chǎng)地平整度有一定要求，相對(duì)來說價(jià)格較高

視覺導(dǎo)航

視覺導(dǎo)航是指機(jī)器人利用視覺系統(tǒng)（單目攝像頭或者雙目攝像頭）實(shí)現(xiàn)自主定位與地圖創(chuàng)建。使用攝像頭拍攝的圖片，先經(jīng)過特征提取、匹配、SFM來確定周圍環(huán)境，當(dāng)機(jī)器需要定位或正常運(yùn)動(dòng)時(shí)，再使用拍攝圖片的特征跟structure匹配，來定位自身。這樣可以精確的解決機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的問題，其具有成本較低，定位精確等優(yōu)點(diǎn)，但視覺導(dǎo)航技術(shù)對(duì)使用環(huán)境（地面、光線等）要求較高，運(yùn)行的地面需要有紋理信息，當(dāng)運(yùn)行場(chǎng)地面積較大，繪制導(dǎo)航地圖的時(shí)間相比激光導(dǎo)航會(huì)長(zhǎng)，而且該技術(shù)目前還不夠成熟。

激光導(dǎo)航

激光導(dǎo)航主要是采用2D或3D激光雷達(dá)，應(yīng)用于機(jī)器人上主要以2D激光雷達(dá)為主，通過激光雷達(dá)，機(jī)器人可以實(shí)時(shí)采集周圍環(huán)境信息，并對(duì)采集到的環(huán)境信息呈現(xiàn)出一系列分散的、具有準(zhǔn)確角度和距離的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過對(duì)不同時(shí)刻的兩片點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配與比對(duì)，計(jì)算激光雷達(dá)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的距離和姿態(tài)的改變，也就完成了對(duì)機(jī)器人本身的定位。

激光雷達(dá)的出現(xiàn)使得測(cè)量更加精準(zhǔn)，誤差模型更簡(jiǎn)單，在室內(nèi)環(huán)境中運(yùn)行穩(wěn)定，當(dāng)然，除了室內(nèi)，針對(duì)室外（即使是強(qiáng)光直射）環(huán)境也同樣有運(yùn)行穩(wěn)定的激光雷達(dá)。另外，由于點(diǎn)云信息本身包含直接的幾何關(guān)系，使得機(jī)器人的路徑規(guī)劃和導(dǎo)航變的更為直觀。

在以上機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)中，激光導(dǎo)航技術(shù)相對(duì)來說更為成熟，也是目前較為主流的室內(nèi)機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)，多見于室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人中應(yīng)用。在室內(nèi)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)中以思嵐科技為主的激光導(dǎo)航技術(shù)已廣泛用于餐廳機(jī)器人、酒店機(jī)器人、銀行機(jī)器人、商場(chǎng)機(jī)器人等。

思嵐科技主要以激光雷達(dá)作為核心傳感器，通過結(jié)合自主研發(fā)的自主定位導(dǎo)航系統(tǒng)，可使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主定位、自動(dòng)建圖、路徑規(guī)劃與自動(dòng)避障等功能，即使在各種復(fù)雜環(huán)境中，也能使機(jī)器人行動(dòng)自如。

目前，思嵐科技的激光導(dǎo)航方案已遍布于亞歐美洲20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，服務(wù)超過2000家企業(yè)用戶，個(gè)人用戶累計(jì)超過10萬。作為全球最早從事機(jī)器人自主定位導(dǎo)航技術(shù)的企業(yè)，思嵐科技市場(chǎng)占有率已高達(dá)70%以上，其成熟的室內(nèi)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)已應(yīng)用于微軟、殼牌、優(yōu)必選、科大訊飛、軟銀等知名企業(yè)服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目中。