自第一台机械人降生至今,机械人履历了从低级到高级的生长过程,第一代机械人通过盘算机来控制的自主机械装置;到第二代机械人有类似人类的力觉、触觉、听觉、视觉等;再到第三代智能机械人,通过种种传感器获取环境信息,行使人工智能识别、明白、推理并举行判断和决议来完成一定的义务。因此智能机械人除了具有环境感知能力外,还具有较强的识别明白能力和决议计划能力。

定位是机械人实现自主导航的基本环节

现在,自主移动机械人是当前生长的热门和重点,尤其在服务机械人领域,所涉及的场景较为庞大,就需要机械人拥有自主定位导航手艺,机械人的自主定位导航可以归结为由MIT教授JohnJ.Leonard和原悉尼大学教授Hugh Durrant-Whyte提出的三个问题

(1)Where am I?

(2)Where I am going?

(3)How should I go there?

首个问题就是机械人的定位问题,即若何凭据所观测到的信息判断机械人在当前环境中的位置,后面两个问题实际上就是制订一个目的,然后计划一条路径来实现这个目的。对一样平常的移动机械人来说,这个目的是一个点,即点到点导航。

其中定位是移动机械人实现自主导航的基本环节,也是机械人完成义务必须解决的问题。机械人的定位方式主要取决于所接纳的传感器,常见的移动机械人定位传感器有激光雷达、超声波、摄像头、里程计、红外线、防螺仪等。

机械人定位有绝对定位与相对定位之分

相对应的,机械人定位手艺又可分为绝对定位和相对定位两大手艺,绝对定位主要接纳导航信标、自动或被动标识、舆图匹配或卫星导航手艺(GPS)举行定位,定位精度较高,这几种方式中,信标或标识牌的建设和维护成本较高,舆图匹配手艺处置速率慢,而GPS 只能用于室外,现在精度还很差。

绝对定位的位置盘算方式包罗二视角法、二视距法、模子匹配算法等。相对定位是通过丈量机械人相对于初始位置的距离和方向来确定机械人的当前位置,通常也称为航位推算法,常用的传感器包罗里程计及惯导系统(速率陀螺、 加速率计等)。航位推算法的优点是机械人的位姿是自我推算出来的,不需要对外界环境的感知信息,瑕玷是漂移误差会随时间累积,不适于正确定位。

对于自主性要求较高的室内移动机械人,模子匹配是其主要的定位方式,机械人需靠自身设置的传感器获取环境信息,从而举行定位和导航。这类机械人会涉及到环境感知、舆图匹配、位姿估量、轨迹计划及运动执行五个部门。

机械人在实现自主移动时,首先需要举行全局路径计划,应用线段、圆弧或样条曲线拟合运动路径,形成一系列运动曲线段,然后依据计划的路径,在每一段运动曲线上举行局部轨迹计划,实时天生参考运动轨迹。在遇到障碍物或异常碰撞时需要在当前位置重新计划路径及运动轨迹,发生参考运动状态,输入机械人运动控制器。传感器丈量并识别环境特征信息,经由特征提取后与先验环境舆图举行匹配,然后连系里程计丈量信息举行实时数据处置及需要的信息融合,行使有用的位姿估量算法,发生加倍正确的当前位姿估量,与参考输入信号举行对照,形成闭环控制,修正机械人的位姿状态。

激光SLAM成为现下机械人定位、导航绕不开的话题

在实现机械人自主移动中,激光SLAM成为现下绕不开的话题,激光SLAM主要以激光雷达作为焦点传感器,可对周围环境举行实时扫描及采集,对采集到的物体信息呈现出一系列涣散的、具有准确角度和距离的点云数据。再通过SLAM手艺对差别时刻的两片点云数据举行匹配与比对,盘算激光雷达相对运动的距离和姿态的改变,也就完成了机械人自己的定位问题。

现在,在我国激光SLAM手艺中已有能提供成熟产物的企业,其中就包罗了思岚科技,思岚科技是我国最早研发机械人定位导航手艺的企业,也是业内最早将激光SLAM手艺应用于服务机械人的企业。

在激光雷达还在万元级别,让不少企业望而却步的情况下,思岚科技帅先突破了激光雷达价钱极限,在保证性能的前提下,将万元级别以上的激光雷达降低至百元级别,使得我国不再完全依赖入口激光雷达。

现在思岚科技的激光雷达仅在百至千元级别,可完全知足服务机械人的需要。以激光雷达作为焦点传感器,再配合思岚科技自主研发的高性能SLAM算法,可使机械人在未知环境中实现自主定位、建图及路径计划等功能。

纵观全球,能提供机械人定位导航手艺的企业并不多,依附性能稳固、可靠的落地应用方案,现在思岚科技已占有业内半数以上的市场份额,成为移动机械人行业落地应用的领先企业。知名企业微软、壳牌、优必选、科大讯飞、软银等均是思岚科技的合作伙伴。

 

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