激光SLAM原理详述

 

在机器人运动控制系统架构中，可分为最底层、中间通信层和决策层三大层面，最底层包含了机器人本身的电机驱动和控制部分，中间通信层是底层部分和决策层的通信通路，而决策层则是实现机器人的定位建图及导航。

在机器人定位导航中，目前主要涉及到激光SLAM与视觉SLAM，激光SLAM在理论、技术和产品落地上都较为成熟，因而成为现下最为主流的定位导航方式，在家用扫地机器人及商用送餐机器人等服务机器人中普遍采用了激光SLAM技术。

当机器人想要准确到达一个目的地，需要和人类绘制地图一样，描述环境、认识环境的过程主要就是依靠地图。它利用环境地图来描述其当前环境信息，并随着使用的算法与传感器差异的不同，采用的地图描述形式也不同，在机器人学中，地图的表示方法主要包括了栅格地图、特征点地图、直接表征法以及拓扑地图这四种。栅格地图是目前机器人应用最为广泛的地图储存方式，它看起来和人们所认知的地图区别不大，本质上就是一张位图图片，但其中每个“像素”则表示了实际环境中存在障碍物的概率分布。

一方面栅格地图能表示空间环境中的很多特征，机器人可以用它来进行路径规划，另一方面，它又不直接记录传感器的原始数据，相对实现了空间和时间消耗的最优。一般来说，除了激光雷达，深度摄像头、超声波等传感器在进行SLAM时，也可使用该地图。

思岚科技的SLAMWARE系统内部就是采用了这种地图。SLAMWARE自主定位导航解决方案主要由模块化定位导航系统SLAMWARE core及360°激光扫描测距雷达组合而成。作为激光SLAM界最具代表性的产品，SLAMWARE能直接完成地图的构建、自主路径规划及运动行走控制，无需额外计算，用户可以方便的在系统中集成。

SLAMWARE 模块化自主定位导航解决方案的核心控制模块通过 LBUS 总线控制 和读取激光雷达（RPLIDAR）的实时平面图，并实时计算自己的位置坐标，之后通过 CBUS （串口）和 HBUS（以太网）输出导航信息。

下图描述了 SLAMWARE 模块化自主定位导航解决方案的模块内部结构示意图。 此模块只需要单一的 5V 直流供电即可工作。模块内部其余部件所需要的供电均，可由模块内部的电源网络产生。

利用激光SLAM技术，机器人可在未知或已知环境中，构建精准的环境地图信息，实现机器人的自主定位，当有了环境地图和位姿后，机器人就可进行自主导航及避障了。