SLAM技术大解析 它是如何帮助机器人实现智能行走的？

對于掃地機(jī)器人相信很多人并不陌生，早期的掃地機(jī)器人只能實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的簡單清掃，在房間內(nèi)隨機(jī)游走，經(jīng)常出現(xiàn)碰壁現(xiàn)象。而如今隨著SLAM技術(shù)在掃地機(jī)器人中的應(yīng)用，目前的掃地機(jī)器人已變得非常智能了，可通過傳感器對室內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行掃描建圖，并實(shí)現(xiàn)自主規(guī)劃式清掃，還能做到自主回充、斷點(diǎn)續(xù)掃等功能。

通過以上介紹，我們可以總結(jié)出，掃地機(jī)器人要真正實(shí)現(xiàn)智能清掃，至少需要做到以下幾點(diǎn)：

1.知道自己在哪（定位）：也就是掃地機(jī)器人在工作過程中需要清楚自己所在房間的具體位置。

2.了解周圍環(huán)境是什么樣子（建圖）：也就是需要知道整個(gè)房間的地面結(jié)構(gòu)信息。

3.該如何到達(dá)指定地點(diǎn)（路徑規(guī)劃）：當(dāng)掃地機(jī)器人要到達(dá)某個(gè)指定地點(diǎn)時(shí)，它能以最優(yōu)路線到達(dá)目的地，并繞開障礙物。

有以上三大能力的掃地機(jī)器人就能變的非常智能了，不會像無頭蒼蠅一樣在室內(nèi)隨機(jī)亂跑，而是可以從任意位置出發(fā)，根據(jù)建立好的地圖實(shí)現(xiàn)規(guī)劃式清掃，當(dāng)然，掃地機(jī)器人也會根據(jù)當(dāng)前定位及清掃情況，在建立好的地圖基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。

看完上面的例子，我們再回到SLAM的定義上，SLAM就是機(jī)器人從未知環(huán)境的未知地點(diǎn)出發(fā)，在運(yùn)動過程中通過重復(fù)觀測到的地圖特征（比如，墻角，柱子等）定位自身位置和姿態(tài)，再根據(jù)自身位置增量式的構(gòu)建地圖，從而達(dá)到同時(shí)定位和地圖構(gòu)建的目的。SLAM的全稱為Simultaneous Localization And Mapping即「同時(shí)定位與地圖構(gòu)建」

目前用于SLAM的傳感器主要分為激光雷達(dá)及視覺傳感器兩種。

激光SLAM采用單線或多線激光雷達(dá)，一般用于室內(nèi)機(jī)器人及無人駕駛領(lǐng)域，激光雷達(dá)的出現(xiàn)和普及使得測量更快更準(zhǔn)，信息更豐富。激光雷達(dá)采集到的物體信息呈現(xiàn)出一系列分散的、具有準(zhǔn)確角度和距離信息的點(diǎn)，被稱為點(diǎn)云。通常，激光SLAM系統(tǒng)通過對不同時(shí)刻兩片點(diǎn)云的匹配與比對，計(jì)算激光雷達(dá)相對運(yùn)動的距離和姿態(tài)的改變，也就完成了對機(jī)器人自身的定位。

相對來說，激光測距較為準(zhǔn)確，誤差模型簡單，在室內(nèi)外環(huán)境中均能穩(wěn)定運(yùn)行，點(diǎn)云的處理也比較容易。同時(shí)，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)航變得直觀。

視覺SLAM也有類似的特點(diǎn)，它可從環(huán)境中獲取海量的、富于冗余的紋理信息，擁有超強(qiáng)的場景辨識能力。早期的視覺SLAM基于濾波理論，其非線性的誤差模型和巨大的計(jì)算量成為了它實(shí)用落地的障礙。近年來，隨著具有稀疏性的非線性優(yōu)化理論(Bundle Adjustment)以及相機(jī)技術(shù)、計(jì)算性能的進(jìn)步，實(shí)時(shí)運(yùn)行的視覺SLAM已經(jīng)不再是夢想。

視覺SLAM的優(yōu)點(diǎn)是它所利用的豐富紋理信息。例如兩塊尺寸相同內(nèi)容卻不同的廣告牌，基于點(diǎn)云的激光SLAM算法無法區(qū)別他們，而視覺則可以輕易分辨。這帶來了重定位、場景分類上無可比擬的巨大優(yōu)勢。同時(shí)，視覺信息可以較為容易的被用來跟蹤和預(yù)測場景中的動態(tài)目標(biāo)，如行人、車輛等，對于在復(fù)雜動態(tài)場景中的應(yīng)用這是至關(guān)重要的。

總的來說，激光SLAM及視覺SLAM都有其局限性，未來相互融合將是大勢所趨，但從目前兩種技術(shù)的發(fā)展情況來看，基于激光雷達(dá)的SLAM相對來說更為成熟，產(chǎn)品落地也更為豐富。

目前，以思嵐科技為代表的激光SLAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于掃地機(jī)器人、送餐機(jī)器人、迎賓機(jī)器人、商場導(dǎo)購機(jī)器人及銀行柜臺機(jī)器人等多個(gè)領(lǐng)域，思嵐科技主要以自主研發(fā)的激光雷達(dá)作為核心傳感器，配合高性能SLAMWARE模塊化定位導(dǎo)航解決方案，能直接完成地圖建立、路徑規(guī)劃以及運(yùn)動行走控制，無需額外計(jì)算，方便用戶快速集成。