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雷鋒網(wǎng)按：本文作者SLAMTEC（思嵐科技公號(hào)slamtec-sh）技術(shù)顧問，專注SLAM及相關(guān)傳感器研發(fā)應(yīng)用。
一提到服務(wù)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？還是《機(jī)器人瓦力》中的掃地機(jī)器人瓦力？雖然這些機(jī)器人都“無所不能”，但回歸到現(xiàn)實(shí)，不談炫酷的人臉識(shí)別、語音交互這些功能，卻連基本的自主行走（即定位導(dǎo)航）功能都似“奢侈”。要知道服務(wù)機(jī)器人高質(zhì)量地完成“任務(wù)”離不開準(zhǔn)確可靠的定位導(dǎo)航技術(shù)。
隨著市場的不斷走高，預(yù)計(jì)2020年，服務(wù)機(jī)器人年銷售收入有望超過300億元，市場定位和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需求讓導(dǎo)航定位成為刻不容緩的任務(wù)，SLAM（即時(shí)定位與地圖構(gòu)建）作為自主定位導(dǎo)航技術(shù)的重要突破口，如何順勢而為？
對于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人可謂“冰火兩重天”。雖然從工業(yè)機(jī)器人角度來說，國內(nèi)還存在諸多短板，如核心元器件、電機(jī)、傳感器等，但服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域，國內(nèi)的芯片廠商、傳感器、語音識(shí)別等領(lǐng)域都各有所長，發(fā)展正逢其時(shí)。
但是對服務(wù)機(jī)器人來說，能說能看是“大腦”做的事，而導(dǎo)航定位的角色如同“小腦”。假如用金字塔來表示機(jī)器人技術(shù)，那么定位導(dǎo)航可謂構(gòu)建服務(wù)機(jī)器人的核心關(guān)鍵。傳統(tǒng)的視覺定位導(dǎo)航、GPS定位導(dǎo)航、超聲波定位導(dǎo)航等或多或少都有缺憾，日漸式微。而SLAM在解決了其運(yùn)算量巨大、需要PC級(jí)別處理器的瓶頸之后，開始乘勢而起。
據(jù)悉，SLAM技術(shù)是機(jī)器人在自身位置不確定的條件下，在完全未知環(huán)境中創(chuàng)建地圖，同時(shí)利用地圖進(jìn)行自主定位和導(dǎo)航。但是，在實(shí)時(shí)定位中由于通過機(jī)器人運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到的位置信息通常具有較大的誤差，一般需要使用測距單元探測的周圍環(huán)境信息來更正位置。
在激光測距、超聲波測距以及圖像測距這幾種方式中，激光雷達(dá)憑借良好的指向性和高度聚焦性，使得激光雷達(dá)+SLAM技術(shù)相結(jié)合的激光SLAM將成主流定位導(dǎo)航方式。
激光+SLAM產(chǎn)生的高精度地圖
一套SLAM采集系統(tǒng)一天可采集5萬平方米的室內(nèi)數(shù)據(jù)，未來5年，將有500億平方米的室內(nèi)空間將以SLAM技術(shù)方式被采集，且會(huì)以更高效率滿足不同應(yīng)用需要。
在我國發(fā)布的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》中，特別指出在智能型公共服務(wù)機(jī)器人中，“導(dǎo)航方式采用激光SLAM，最大移動(dòng)速度0.6m/s，定位精度±100mm，具備自主行走、人機(jī)交互、講解、導(dǎo)引等功能”?？梢姡す釹LAM的技術(shù)優(yōu)越性，加上政策層面的鼓勵(lì)與支持，未來的發(fā)展?jié)摿善凇?/p>
要知道，SLAM算法本身是開源的，學(xué)術(shù)界的研究也持續(xù)了近20年，但是在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于計(jì)算量巨大，需要配置一臺(tái)電腦作為處理器，成為限制SLAM算法從實(shí)驗(yàn)室走向民用市場最大的瓶頸，因而算法的改進(jìn)至關(guān)重要。
一般SLAM可分為基于外部感知的環(huán)境特征提取、遞推形式的預(yù)測和更新算法以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)三個(gè)步驟。以前，SLAM以往主流的是 A* 算法，它的路徑是根據(jù)已知地圖，預(yù)先規(guī)劃好的，一旦機(jī)器人前往目的地的過程中遇到了新的障礙物，就只好完全停下來，等待障礙物離開或者重新規(guī)劃路徑了。
而現(xiàn)在市面上出現(xiàn)了D*算法，即動(dòng)態(tài)啟發(fā)式路徑搜索算法，可以讓機(jī)器人在陌生環(huán)境中行動(dòng)自如，在瞬息萬變的環(huán)境中游刃有余。
對于客戶的訴求，行業(yè)的革新，需要側(cè)重以下幾個(gè)維度：
一是易用性，客戶在使用某個(gè)技術(shù)時(shí)，不需要額外開發(fā)調(diào)試和二次開發(fā)，不僅大幅降低研發(fā)時(shí)間，還可以結(jié)合SDK進(jìn)行靈活、多樣的功能擴(kuò)展。
二是低成本，使得處在產(chǎn)業(yè)初期的服務(wù)機(jī)器人使用定位導(dǎo)航技術(shù)亦沒有成本壓力，而這背后是過硬的算法支撐。
三是精確度，一些類似的方案需要客戶開機(jī)之后花半小時(shí)一小時(shí)先把位置的地圖定位構(gòu)建起來才能用，用戶體驗(yàn)不好，而且建圖的精度不夠，在一些場景下不能使用。
此外，由于服務(wù)機(jī)器人的工作環(huán)境都比較復(fù)雜，各種傳感器數(shù)據(jù)的分析亦非常重要。
目前SLAM技術(shù)已在市場上得到較廣泛的應(yīng)用，隨著服務(wù)機(jī)器人的內(nèi)涵式發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，SLAM也需要不斷的“進(jìn)化”才能“共同成長”。
服務(wù)機(jī)器人市場即將爆發(fā)，SLAM將日趨重要，這一技術(shù)也將持續(xù)拓展：
一是目前導(dǎo)航定位方案室內(nèi)室外不能通用，或只能在平地使用，需不斷改進(jìn)來適應(yīng)不同場景；
二是導(dǎo)航定位是其基本功能，未來還將集成更多與應(yīng)用所需的功能，并通過集成提供交鑰匙方案；
三是如今研發(fā)是一種方案，但實(shí)際工程應(yīng)用是另一種方案，未來一兩年內(nèi)或?qū)?shí)現(xiàn)統(tǒng)一；
在業(yè)內(nèi)關(guān)注的服務(wù)機(jī)器人操作系統(tǒng)層面，行業(yè)可謂“各行其道”。如同早期的電腦業(yè)一樣，目前服務(wù)機(jī)器人各家都用不同的OS，對用戶開發(fā)來說造成了極大的不便，也不利于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，未來服務(wù)機(jī)器人將會(huì)有標(biāo)準(zhǔn)的OS脫穎而出，成為標(biāo)配。服務(wù)機(jī)器人對OS的要求在于具有機(jī)器人相關(guān)的功能如語音交互、導(dǎo)航定位等，好用易用，這還需要時(shí)間。
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