实现移动机器人导航的核心技术解读

 

自主导航是移动机器人实现智能的一个重要标志，在实现机器人导航技术中，SLAM技术成为目前主流的定位技术，行业内领先的服务机器人企业，大多采用了SLAM技术。

SLAM（即时定位与地图构建），主要用于研究机器人移动的智能化，在完全未知的环境中，配备激光雷达等核心传感器后，SLAM技术可以帮助机器人构建室内环境地图，助力机器人实现自主行走。

目前，基于SLAM的定位导航技术，有激光SLAM和视觉SLAM之分,激光SLAM技术相结合的激光定位导航主要是通过对目标物发射激光信号，再根据从物体反射回来的信号时间差来计算这段距离，然后再发射激光的角度来确定物体和发射器的角度，从而得出物体与发射器的相对位置。

而视觉SLAM定位导航技术包含了摄像机（CCD图像传感器）、视频信号数字化设备、基于DSP的快速信号处理器、计算机及其外设等。而它的的工作原理简单说来就是对机器人周边的环境进行光学处理，先用摄像头进行图像信息采集，将采集的信息进行压缩，然后将它反馈到一个由神经网络和统计学方法构成的学习子系统，再由学习子系统将采集到的图像信息和机器人的实际位置联系起来，完成机器人的自主导航定位功能。

激光SLAM和视觉SLAM两种技术都有其优缺点，激光的缺点毋庸置疑，传统激光雷达很贵，第二很多方面不大灵活。视觉SLAM对于环境光影的变化或者室内比较昏暗的场景是无法使用的，而激光SLAM导航的精度更能得到有效保障，能更好的适应室内环境。

基于SLAM自主导航技术的开发是一项非常具有挑战性的工作，但它是释放移动机器人导航的关键一环。经过近年来的发展，激光SLAM技术相对来说更成熟，目前，基于激光SLAM导航方案已经有了非常大的应用空间。尤其是在室内服务机器人上，市面上已有接近成熟的机器人导航方案，上海思岚科技有限公司（以下简称：思岚科技）在基于SLAM的自主导航整体解决方案上已取得了重大突破，能够最大限度降低机器人企业的研发成本。

思岚科技是最早将激光SLAM用于服务机器人的企业，其推出的机器人定位导航套装包含360激光扫描测距雷达RPLIDAR及模块化自主定位导航模块SLAMWARE，可帮助机器人实现自主构建地图、实时路径规划与自动避开障碍物等功能。

据了解，这套机器人导航套装有家用版及商用版之分，主要区别在于激光雷达的测距范围，目前家用版测距范围为12米，而商用版测距范围则为25米，厂家可根据实际需要进行选择。

针对家庭、办公等大部分环境，服务机器人的活动范围有限，定位建图相对简单，厂家可以选择12米的家用版开发套件。而商场、展览馆等大型建筑物，室内面积可达几万平方米，内部往往还有长长的走廊，测距范围为12米的激光雷达无法探测到走廊尽头，实际建图结果无法满足需要，厂家则可选用测距范围为25米的商用版开发套件。同时，它提供丰富接口，服务机器人企业仅需完成机器人底盘与应用层开发。

如今，基于SLAM的自主导航技术已取得很大改进，自上世纪80年代SLAM提出问题以来，SLAM技术经历过三代技术更新，第一代SLAM技术基于KALMAN滤波器，只适用于一些点状地图；第二代SLAM技术基于粒子滤波器，在大场景的闭环能力比较弱；第三代SLAM技术是基于图优化的原理，整个理论框架都不一样，以及解决问题的思维也完全不一样。而思岚科技就是基于第三代SLAM技术去做机器人导航的解决方案。