《電子技術(shù)應(yīng)用》
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機(jī)器人想要自主行走 它還缺個(gè)“小腦”

2016-07-14

  提到機(jī)器人,你腦海中出現(xiàn)的會(huì)是什么?《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中的“萌神”大白?《星球大戰(zhàn)》中的“BB-8”?還是《機(jī)器人瓦力》中的掃地機(jī)器人瓦力?

  電影中的機(jī)器人,雖然炫酷,滿足了我們想象與期望,但是關(guān)上電視,似乎還是和我們家居生活距離很遠(yuǎn)。

  回頭看看目前我們家里有的掃地機(jī),每天在家里風(fēng)風(fēng)火火,一會(huì)卡住地毯,一會(huì)卡住鞋帶,一會(huì)卡在床底下,家里的桌椅板凳腿讓它撞的遍體鱗傷,動(dòng)不動(dòng)還玩消失,找也找不到……

  突然走紅的除了網(wǎng)紅,還有機(jī)器人餐廳,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)”。

  先不談人臉識(shí)別、語(yǔ)音交互這些功能,現(xiàn)在市面上常見(jiàn)的服務(wù)機(jī)器人連最基本的自主行走都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然,這里的自主行走指的是可以進(jìn)行路徑規(guī)劃與自動(dòng)避障,靠人為控制、埋設(shè)預(yù)定軌道與隨機(jī)碰撞尋路,完全算不上自主行走。對(duì)于服務(wù)機(jī)器人來(lái)說(shuō),實(shí)現(xiàn)自主行走是它可以被稱為“機(jī)器人”的前提,這也是我們對(duì)于機(jī)器人的基本要求。

  我們理想中的機(jī)器人應(yīng)該是什么樣的呢?掃地機(jī)器人知道哪里掃過(guò)了,哪里沒(méi)有掃,哪個(gè)是房間,并以房間為單位進(jìn)行清掃;送餐機(jī)器人可以隨意在餐廳里行走,當(dāng)然也不會(huì)撞到客人;在商場(chǎng)迷路時(shí),隨意在服務(wù)機(jī)器人的屏幕上點(diǎn)擊目的地,它可以自動(dòng)帶領(lǐng)你過(guò)去。這些看上去很簡(jiǎn)單,卻又非常實(shí)用的功能,單靠機(jī)器人的“眼睛”(如激光雷達(dá)、攝像頭等)顯然無(wú)法實(shí)現(xiàn),還需要額外的算法和傳感器配套。

  一直以來(lái),我們對(duì)于機(jī)器人的設(shè)計(jì)研發(fā)都是借鑒人類本身,很多公司做機(jī)器人的眼睛、大腦(主要是語(yǔ)音、視覺(jué)交互),當(dāng)然還有機(jī)器人整機(jī),也就是身體。是不是還少點(diǎn)什么?在人類的身體結(jié)構(gòu)中,小腦占整個(gè)腦部神經(jīng)元的50%,而它的主要作用就是為了幫助人類實(shí)現(xiàn)行走。那么在機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)中,是不是也需要這樣的小腦呢?

  答案顯然是肯定的。對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō),小腦可以繪制環(huán)境地圖來(lái)指導(dǎo)自身行動(dòng),而如何在環(huán)境中找到一條從起點(diǎn)到終點(diǎn),同時(shí)避開(kāi)障礙物的最優(yōu)路徑顯得更為困難和重要。

  為了幫助服務(wù)機(jī)器人更好實(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便充當(dāng)了機(jī)器人的“小腦”。

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  這是一款模塊化的機(jī)器人自主定位導(dǎo)航系統(tǒng),內(nèi)置基于激光雷達(dá)的同步定位與建圖(SLAM)及配套的路徑規(guī)劃功能。同時(shí),它也是思嵐科技推出的服務(wù)機(jī)器人自主行走的全套解決方案之一。相較于開(kāi)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(kāi)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。

  通常來(lái)說(shuō),服務(wù)機(jī)器人的工作環(huán)境都比較復(fù)雜,SLAMWARE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,實(shí)現(xiàn)更加智能、實(shí)用的自主運(yùn)動(dòng)。同時(shí),SLAMWARE可以實(shí)現(xiàn)基于激光特征識(shí)別的回充對(duì)接技術(shù),也就是說(shuō),機(jī)器人在移動(dòng)后,可以認(rèn)得自己的家,不會(huì)迷路。

  此外,針對(duì)掃地機(jī)器人等具體領(lǐng)域應(yīng)用,思嵐科技也提供完整的解決方案,整合了其特有的貼邊清掃、往復(fù)式打掃、區(qū)域劃分、斷點(diǎn)續(xù)掃、自動(dòng)回充等功能,方便掃地機(jī)器人廠家進(jìn)行整合,不需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

  實(shí)現(xiàn)自主行走一直是機(jī)器人研究領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn),而從全球范圍來(lái)看,可以提供這樣打包解決方案的公司并不多。思嵐科技作為一家提供機(jī)器人智能定位導(dǎo)航方案的公司,專注于幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自由行走,正不斷引起行業(yè)內(nèi)的關(guān)注與重視。


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