《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 嵌入式技術(shù) > 業(yè)界動(dòng)態(tài) > 機(jī)器人自主移動(dòng)沒(méi)那么簡(jiǎn)單 激光雷達(dá)不等于智能導(dǎo)航

機(jī)器人自主移動(dòng)沒(méi)那么簡(jiǎn)單 激光雷達(dá)不等于智能導(dǎo)航

2016-05-20

  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(chǎng)份額大多被諸如美國(guó)Velodyne、美國(guó)Quanergy、德國(guó)SICK、日本HOKUYO等國(guó)外企業(yè)占據(jù),售價(jià)十分昂貴,多用于地圖、安保及無(wú)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(cè)距器,成本將降到1000美元一套左右。國(guó)內(nèi)SLAMTEC結(jié)合激光三角測(cè)距技術(shù)與高速視覺(jué)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(duì)于移動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō),激光雷達(dá)相當(dāng)于它的“眼睛”,它通過(guò)不停掃描來(lái)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(méi)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(jiǎn)單。

  設(shè)想一下,當(dāng)我們身處某個(gè)地方時(shí),可以通過(guò)眼睛看到周?chē)沫h(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(kāi)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(jiàn)”周?chē)h(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(wú)法應(yīng)用,如電磁導(dǎo)航(需在地上布置感應(yīng)線(xiàn)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(jué)導(dǎo)航雖然具有信號(hào)探測(cè)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(lái),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(lái)解決機(jī)器人定位導(dǎo)航問(wèn)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(mài)的最好的掃地機(jī)器人來(lái)說(shuō),過(guò)去,由于激光雷達(dá)價(jià)格過(guò)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(hù)普遍反應(yīng)掃地機(jī)器人智能程度不夠,過(guò)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(wú)幾,背后的原因到底是什么呢?

  為此,我們咨詢(xún)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(zhǎng)研究新的吸塵模式或擦地模式,對(duì)于環(huán)境建模算法的開(kāi)發(fā)能力不夠,無(wú)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(kāi)源ROS系統(tǒng),只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的建圖且難以集成,無(wú)法滿(mǎn)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(kāi)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。

123.jpg

  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(kāi)業(yè)的時(shí)候吸引眼球,大批人圍觀,過(guò)段時(shí)間就會(huì)發(fā)現(xiàn)“機(jī)器人只能沿著固定線(xiàn)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(yú)”。

124(1).jpg

  送餐機(jī)器人

  不過(guò)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(hù)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(wèn)題,但仍無(wú)法完全滿(mǎn)足客戶(hù)需求。雖然激光雷達(dá)成本相較于過(guò)去已經(jīng)大幅降低,但是SLAM算法需要長(zhǎng)時(shí)間積累、優(yōu)化,無(wú)法短期開(kāi)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。


本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無(wú)法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問(wèn)題,請(qǐng)及時(shí)通過(guò)電子郵件或電話(huà)通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話(huà):010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。