浅谈激光导航对机器人自主行走的重要性

自主行走是現(xiàn)代智能服務(wù)機(jī)器人的基礎(chǔ)，能做到獨(dú)立行走并避開障礙物是機(jī)器人行業(yè)一次質(zhì)的飛躍，要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主行走，激光導(dǎo)航技術(shù)是關(guān)鍵，激光導(dǎo)航是指通過激光來獲取周圍環(huán)境的信息，測量激光從發(fā)出到接收的時(shí)間，計(jì)算出自身距離及前方障礙物的距離，通過算法的處理，得出環(huán)境模型，在不斷的掃描測距中獲取自身定位及行走路線。

目前，在家庭、商場、餐廳、酒店、銀行等不同場景下，應(yīng)用激光導(dǎo)航的服務(wù)機(jī)器人已日益增多，覆蓋了室內(nèi)全場景。在家里，掃地機(jī)器人知道哪些地方掃過，哪些地方?jīng)]掃過；在餐廳，送餐機(jī)器人可以隨意走動(dòng)，即使在人多的時(shí)候也不會(huì)撞到客人；在商場，如果迷路了，點(diǎn)擊機(jī)器人身上的大屏幕就能被帶到目的地...。相信這是大多數(shù)人心中的理想機(jī)器人，但這看上去簡單的操作，對機(jī)器人來說卻存在極大的挑戰(zhàn)，僅依靠激光雷達(dá)、攝像頭等單一傳感器，顯然是無法實(shí)現(xiàn)的，還需要額外的算法來配合。

例如，采用激光導(dǎo)航的掃地機(jī)器人，在其身上安裝激光雷達(dá)，配合SLAM算法，可幫助掃地機(jī)實(shí)現(xiàn)自主定位與建圖，從而讓其實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航及路徑規(guī)劃。完全無需人工干預(yù)，結(jié)合對應(yīng)軟件達(dá)到數(shù)據(jù)互通，創(chuàng)建可視化實(shí)時(shí)地圖，通過分區(qū)清掃便能掌握已掃及未掃區(qū)域。

國內(nèi)思嵐科技作為最早將激光導(dǎo)航應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人的企業(yè)，其研發(fā)的自主定位導(dǎo)航技術(shù)已成熟的應(yīng)用于微軟、殼牌、優(yōu)必選、科大訊飛、軟銀等企業(yè)的服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目。據(jù)了解，思嵐科技的激光導(dǎo)航方案主要包括RPLIDAR系列激光雷達(dá)與模塊化定位導(dǎo)航系統(tǒng)SLAMWARE。

激光雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主行走最核心的傳感器，它相當(dāng)于機(jī)器人的“眼睛”，可以讓機(jī)器人“看清”周圍環(huán)境，目前，基于三角測距原理，思嵐科技已研發(fā)出三代激光雷達(dá)產(chǎn)品，同時(shí)，在今年還分別發(fā)布了新一代TOF激光雷達(dá)，及全新品類的激光建圖雷達(dá)，并已全面對外開售，

讓機(jī)器人擁有“眼睛“是必然的，但加入”小腦“也是必不可少的，在人類身體構(gòu)造中，小腦占據(jù)整個(gè)腦部神經(jīng)元的50%，主要就是來幫助人類實(shí)現(xiàn)行走。而對于機(jī)器人來說，小腦可以繪制環(huán)境地圖來指導(dǎo)自身行走，但如何在環(huán)境中找到一條從起點(diǎn)到終點(diǎn)，同時(shí)避開障礙物的最優(yōu)路徑顯得更為困難和重要。為了幫助機(jī)器人更好的實(shí)現(xiàn)自主行走，一個(gè)控制運(yùn)動(dòng)的核心中樞尤為重要，思嵐科技的 SLAMWARE 就充當(dāng)了機(jī)器人的“小腦”。

SLAMWARE內(nèi)置了基于激光雷達(dá)的同步定位與建圖 (SLAM) 及配套的路徑規(guī)劃功能，相較于開源的ROS機(jī)器人操作系統(tǒng)，SLAMWARE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，我們還希望機(jī)器人在未知環(huán)境中自動(dòng)避開障礙物，實(shí)現(xiàn)自主移動(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。

由于服務(wù)機(jī)器人的工作環(huán)境相對來說較為復(fù)雜，SLAMWARE同時(shí)還支持超聲波傳感器，防跌落傳感器、碰撞傳感器和深度攝像頭的數(shù)據(jù)，利用多種傳感器信息融合，使機(jī)器人能更加智能的實(shí)現(xiàn)自主行走。

此外，為了降低機(jī)器人企業(yè)的研發(fā)成本，思嵐科技還推出了可擴(kuò)展的通用型機(jī)器人底盤ZEUS&Apollo，其內(nèi)置思嵐科技自主研發(fā)的雷達(dá)及定位導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)配備了深度攝像頭、超聲波、防跌落等傳感器，保證機(jī)器人的安全運(yùn)行，防止機(jī)器人出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。同時(shí)，還支持虛擬墻和虛擬軌道、自主返回充電、第三方應(yīng)用拓展及樓層建圖導(dǎo)航，自動(dòng)電梯控制等多種功能。

實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自主行走一直是業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)，目前，能提供成熟激光導(dǎo)航技術(shù)的企業(yè)并不多，思嵐科技作為機(jī)器人定位導(dǎo)航技術(shù)的領(lǐng)航者，正不斷引領(lǐng)行業(yè)邁入新的發(fā)展階段。