随着科技的发展,移动机器人已经不再是科幻电影中的产品,从一个个全自动化工厂,一个个辛勤搬运的AMR,到餐馆中一个个辛勤的送餐机器人,移动机器人已经和我们的生活息息相关了,他为我们生活提供更多的便捷。但是提到机器人,就不得不提机器人的移动功能,初见机器人,它能够实现从一个点到一个点的移动任务,还是很神奇的,到底是什么技术赋给机器人这样的功能,本文将为大家揭秘。
机器人定位技术是移动机器人移动导航的关键技术,目前主流的机器人厂商主要使用的就是激光SLAM导航定位技术,激光SLAM对读者来说可能比较陌生,但是大家如果看过电影《普罗米修斯》就不会陌生,电影中科学家通过激光扫描仪重建异形的居住山洞技术就是SLAM技术,通过激光传感器收集激光观测数据,再通过点云的处理,将多个观测拼到一起就是一个SLAM地图,有了这张地图就可以实现定位。
目前主流的机器人厂商就是用上述的技术实现机器人定位的,之前由于激光硬件厂商限制,大部分激光厂商大都发力在2D激光,只有国外的少部分厂商能够造出3D激光,导致3D激光价格昂贵,所以刚开始机器人大都使用2D激光作为导航定位的关键传感器,构建的SLAM地图也是2D的,通过机器人试试观测的激光数据和2D激光SLAM地图匹配实现移动机器人定位,这里有一个强假设就是机器人都是在平面运动的,所以只能估算机器人的x,y,yaw这三个自由度,针对大部分搬运机器人以及送餐机器人,这个假设是成立的,但是后期,随着机器人的工作环境越来越复杂,尤其环境中存在大量动态物体,造成激光观测与之前2D激光SLAM地图不符了,这种就比如刻舟求剑,2D激光SLAM地图如果没有变化,确实可以通过舟上的记号取得宝剑,但是如果船都已经动了,那这就变成有教育意义的寓言了,2D激光导航也是同样的道理,地图这里有一面墙,但是后期这个墙拆了,2D激光扫不到这个墙了,但是还在2D激光地图中找墙就无法实现定位。后期科学们扩展思路,既然找墙找不到,就找桌子,找椅子,这样利用丰富信息来完成定位,但是2D激光只能扫描一个平面,导致观测信息和地图信息也只有一个平面,所以信息就相对较少。所以3D激光导航也就应运而生。随着3D激光发展越来越好,国内也有越来越多玩家像速腾聚创,禾赛科技等加入, 3D激光传感器价格越来越便宜,越来越多机器人厂商开始研究3D激光导航技术,3D激光导航具有信息丰富的特点,赋予机器人更多的环境信息,所以3D激光导航技术可以有效解决2D激光因为观测不足导致的定位问题。同时,丰富的3D信息能与深度学习结合,可以做更多识别以及决策功能,所以3D激光相比2D激光更适合作为机器人的眼睛,随着技术的发展,3D激光会逐渐取代2D激光,成为移动机器人导航的主流技术。