实现移动机器人导航的核心技术解读

自主導(dǎo)航是移動機器人實現(xiàn)智能的一個重要標志，在實現(xiàn)機器人導(dǎo)航技術(shù)中，SLAM技術(shù)成為目前主流的定位技術(shù)，行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的服務(wù)機器人企業(yè)，大多采用了SLAM技術(shù)。

SLAM（即時定位與地圖構(gòu)建），主要用于研究機器人移動的智能化，在完全未知的環(huán)境中，配備激光雷達等核心傳感器后，SLAM技術(shù)可以幫助機器人構(gòu)建室內(nèi)環(huán)境地圖，助力機器人實現(xiàn)自主行走。

目前，基于SLAM的定位導(dǎo)航技術(shù)，有激光SLAM和視覺SLAM之分,激光SLAM技術(shù)相結(jié)合的激光定位導(dǎo)航主要是通過對目標物發(fā)射激光信號，再根據(jù)從物體反射回來的信號時間差來計算這段距離，然后再發(fā)射激光的角度來確定物體和發(fā)射器的角度，從而得出物體與發(fā)射器的相對位置。

而視覺SLAM定位導(dǎo)航技術(shù)包含了攝像機（CCD圖像傳感器）、視頻信號數(shù)字化設(shè)備、基于DSP的快速信號處理器、計算機及其外設(shè)等。而它的的工作原理簡單說來就是對機器人周邊的環(huán)境進行光學處理，先用攝像頭進行圖像信息采集，將采集的信息進行壓縮，然后將它反饋到一個由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和統(tǒng)計學方法構(gòu)成的學習子系統(tǒng)，再由學習子系統(tǒng)將采集到的圖像信息和機器人的實際位置聯(lián)系起來，完成機器人的自主導(dǎo)航定位功能。

激光SLAM和視覺SLAM兩種技術(shù)都有其優(yōu)缺點，激光的缺點毋庸置疑，傳統(tǒng)激光雷達很貴，第二很多方面不大靈活。視覺SLAM對于環(huán)境光影的變化或者室內(nèi)比較昏暗的場景是無法使用的，而激光SLAM導(dǎo)航的精度更能得到有效保障，能更好的適應(yīng)室內(nèi)環(huán)境。

基于SLAM自主導(dǎo)航技術(shù)的開發(fā)是一項非常具有挑戰(zhàn)性的工作，但它是釋放移動機器人導(dǎo)航的關(guān)鍵一環(huán)。經(jīng)過近年來的發(fā)展，激光SLAM技術(shù)相對來說更成熟，目前，基于激光SLAM導(dǎo)航方案已經(jīng)有了非常大的應(yīng)用空間。尤其是在室內(nèi)服務(wù)機器人上，市面上已有接近成熟的機器人導(dǎo)航方案，上海思嵐科技有限公司（以下簡稱：思嵐科技）在基于SLAM的自主導(dǎo)航整體解決方案上已取得了重大突破，能夠最大限度降低機器人企業(yè)的研發(fā)成本。

思嵐科技是最早將激光SLAM用于服務(wù)機器人的企業(yè)，其推出的機器人定位導(dǎo)航套裝包含360激光掃描測距雷達RPLIDAR及模塊化自主定位導(dǎo)航模塊SLAMWARE，可幫助機器人實現(xiàn)自主構(gòu)建地圖、實時路徑規(guī)劃與自動避開障礙物等功能。

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據(jù)了解，這套機器人導(dǎo)航套裝有家用版及商用版之分，主要區(qū)別在于激光雷達的測距范圍，目前家用版測距范圍為12米，而商用版測距范圍則為25米，廠家可根據(jù)實際需要進行選擇。

針對家庭、辦公等大部分環(huán)境，服務(wù)機器人的活動范圍有限，定位建圖相對簡單，廠家可以選擇12米的家用版開發(fā)套件。而商場、展覽館等大型建筑物，室內(nèi)面積可達幾萬平方米，內(nèi)部往往還有長長的走廊，測距范圍為12米的激光雷達無法探測到走廊盡頭，實際建圖結(jié)果無法滿足需要，廠家則可選用測距范圍為25米的商用版開發(fā)套件。同時，它提供豐富接口，服務(wù)機器人企業(yè)僅需完成機器人底盤與應(yīng)用層開發(fā)。

如今，基于SLAM的自主導(dǎo)航技術(shù)已取得很大改進，自上世紀80年代SLAM提出問題以來，SLAM技術(shù)經(jīng)歷過三代技術(shù)更新，第一代SLAM技術(shù)基于KALMAN濾波器，只適用于一些點狀地圖；第二代SLAM技術(shù)基于粒子濾波器，在大場景的閉環(huán)能力比較弱；第三代SLAM技術(shù)是基于圖優(yōu)化的原理，整個理論框架都不一樣，以及解決問題的思維也完全不一樣。而思嵐科技就是基于第三代SLAM技術(shù)去做機器人導(dǎo)航的解決方案。