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都是SLAM,为什么他们差这么多?

人气: 时间:2020-07-03 07:42 来源:斯坦德机器人 作者:

  

自主导航是移动机器人主动运转的一种关键技能,现在最干流的导航技能是SLAM(simultaneous localizATIon and mapping)的办法,中文意思是”即时定位与地图构建“,其原理是经过传感器对周围环境进行扫描,然后构建一个和实在环境共同的地图,一起对机器人方位进行定位,并规划一条正确的途径,终究引导机器人安全抵达指定的目的地。

现在,市面上大部分的移动机器人厂商都选用SLAM这种导航办法,相关技能和部件产品也现已老练。SLAM的办法摆了此前移动机器人对外部环境的依托,例如必需求装置导轨、磁条、二维码等辅佐设备,这种办法约束了机器人的活动范围,也不利于出产线的暂时调整。

SLAM的办法首要有两种,一种是根据激光LiDAR传感器的办法,激光LiDAR传感器快速扫描周转环境,然后出产地图进行导航。另一种是视觉导航,运用摄像头,对周边的图画进行收集,运用算法生成地图和运转途径。现在,两种办法各有好坏,也有厂家选用多种传感器的办法,完成更高档规范的导航。

视觉导航Visual SLAM

Visual SLAM即(vSLAM)是一种根据核算机视觉的技能,首要用于室内定位导航。原理是经过视觉摄像机拍照周围的图画,然后核算出周围环境的方位和方向,也便是对不知道环境进行地图构建,然后就能够协助移动机器人导航。

视觉导航的长处是:摄像头相比照较廉价,不需求承当许多的本钱。此外,经过图画能够分辨出周边物体的纹路,然后辨认出人、动物或许其他物体方针。

不过,视觉在运算的进程需求许多的硬件资源,图画占的贮存空间大,运算起来比较杂乱,开发难度也比较大。此外,视觉传感器简单遭到光线的影响而产过错的印象,例如在较暗的环境下不简单辨认环境。不过从本钱来看,视觉的办法相对激光雷达的要低。

激光导航LiDAR SLAM

LiDAR SLAM的办法是经过多个激光传感收发器照亮物体,然后丈量到物体的间隔,例如墙面或椅子等。每个收发器快速发射脉冲光,并丈量反射的脉冲以确认妨碍的方位和间隔。

光的传播速度很快,所以需求高功用的激光传感器才干成功测出方针的准确间隔,因而,LiDAR成为一种快速而准确的办法。不过,假如运用2D LiDAR时,或许由于物体遮挡而信息丢掉。尽管3D激光传感器能够处理这些问题,但本钱非常贵重。

总的来说,LiDAR更快,更准确,但本钱也更高。而vSLAM更具本钱效益,能够运用价格廉价的摄像头,并具有3D地图的潜力,但运转速度比激光要慢,准确上也不及激光。

不管视觉SLAM仍是LiDAR SLAM,用户都需求为SLAM体系配置牢靠的运算渠道,以完成最佳功用。未来根据多传感器的办法将会更适应于移动机器人,例如加上红外、超声等传感器技能,能够进一步确保机器人在不同环境下能准确丈量和核算出妨碍物的间隔。

那么问题来了,商用自主移动机器人和工业移动机器人究竟差在哪里,为什么价格会相差这么大?

其实道理也很简单,一部IPHONE手机和一部千元机的根底功用在都相差无几,可是价格差异非常悬殊。究其底子,是产品质量和研制技能上的间隔。抛开详细功用不谈,商用移动机器人和工业移动机器人在定位精度和运转安稳度及运转频次、时长上的要求大有不同,这也就决议了两类机器人在硬件特点、软件功用及算法运用的差异和不同。

商用移动机器人

商用机器人就拿咱们最常见的扫地机器人来说,现在市面上的扫地机器人多选用视觉SLAM的导航办法。扫地机器人体系一般由四个部分组成:移动组织、感知体系、操控体系和吸尘体系。移动组织是扫地机器人的主体,决议了机器人的运动空间,一般选用轮式组织。

感知体系一般选用超声波测距仪、触摸和挨近觉传感器、红外线传感器和CCD摄像机等。能够看到,以上用与感知的设备本钱想必工业移动机器人的激光雷达及装备的感知器、摄像机而言,本钱相差数十倍。可是满意扫地需求仍是没有问题的。首要确保机器人能够在平面内移动。壳体前端和旁边面装有红外开关,作为碰撞检测传感器。底面的3个红外开关作为台阶检测传感器,避免下跌。驱动轮上装有光电编码盘,能够对轮速进行检测和操控,完成定位和途径规划。一起还扩展了超声波传感器,用于准确认位的需求;

跟着近年来核算机技能、人工智能技能、传感技能以及移动机器人技能的迅速发展,扫地机器人操控体系的研讨和开发已具有了坚实的根底和杰出的发展前景。扫地机器人的操控与作业环境往往是不确认的或多变的,因而有必要统筹安全牢靠性、抗干扰性以及清洁度。用传感器勘探环境、剖析信号,以及经过恰当的建模办法来了解环境,具有特别重要的含义。近年来对智能机器人的研讨标明,关于作业在杂乱非结构环境中的自主式移动机器人,要进一步进步其主动化程度,首要依托模式辨认及妨碍物辨认、实时数据传输及恰当人工智能办法,还需求进一步开发大局模型,然后为机器人获取大局信息。

当然,在一些高精度要求的商业服务杂乱场景,激光SLAM技能也有实战的空间,价格也会跟着贵重起来。它们已在餐厅、商场、酒店、银行、医院等各大服务场所中“锋芒毕露”,尤其在本次疫情抗击中,激光SLAM自主移动机器人更是站上了“风口浪尖”。一时间医护助理机器人、清洁消毒机器人、运送配送等机器人出现在各个范畴的前哨,减少了人与人之间的近间隔触摸,最大程度的确保了相关人员的安全。精密化构图技能,可构建高精度、厘米级乃至毫米级(毫米级一般是工业规范)的地图,具有超高分辨率,且不存在累加差错。构建的地图规矩、精密,可直接运用,无需二次优化润饰,能直接满意运用预期。在杂乱多变,环境不受操控的运用场所(如医院、商场、写字楼等人流量大场所)行走时,可实时动态辨认环境中的人或许移动妨碍物,并进行灵敏躲避和道路规划。

工业移动机器人

在工业范畴,移动机器人现已成为一种验证工厂主动化的规范和潮流。抛开SLAM技能不谈,磁条和二维码技能在工业和仓储范畴的运用由来已久,职业也积累了适当丰厚的经历。但跟着主动化水平的进步,工厂出产对产线的要求也趋于多样化、多频次、小周期。因而,产线灵敏柔性的要求应运而生,SLAM技能刚好便能够处理这一需求。可是视觉SLAM在图画处理中,边际锐化、特征提取等图画处理办法核算量大,实时性差,对处理机要求高。别的,视觉测距法检测不到玻璃等通明妨碍物的存在,别的受视场光线强弱的影响大。因而不作为干流运用,一般都是视觉传感作为辅佐调配激光SALM进行作业。

不管是 Sick,倍加福,仍是 Velodyne,价格从几万到几十万不等,本钱相对来说比较高,但现在国内也有低本钱激光雷达(RPLIDAR)处理方案。VSLAM 首要是经过摄像头来收集数据信息,跟激光雷达一比照,摄像头的本钱明显要低许多。但激光雷达能更高精度的测出妨碍点的视点和间隔,便利定位导航。

除装备激光雷达外,还需求机器人具有IMU(惯性丈量单元)、里程计来为激光雷达供给辅佐数据,不然SLAM体系也难以得到运转。总的来说,SLAM算法自身是一个关于外部体系有着多种依托的算法,这是一个实在的工程问题。咱们知道许多机器人,比方扫地机是不或许装一个PC进去的。为了让SLAM能在这类设备里运转,除了处理激光雷达本钱外,还要对SLAM算法做出很好的优化。现在斯坦德机器人现已完美完成了各环节的自主研制和项目落地验证,在业界激光SLAM技能上领跑各行。

斯坦德机器人作为专心于工业级移动机器人研制与出产的高新技能企业,完成了从机器人激光SLAM底层定位算法、操作体系、操控器等中心元素的自主研制全掩盖,首要产品为激光SLAM导航AGV及其调度体系。致力于为优异的体系集成商及终端制作工厂寻觅规范化、可仿制的算法运用场景,完成其柔性化、灵敏化的厂内物流需求,为客户饯别轻财物、报答快的初期物流投入,为职业构建信息化、数据化的物流根底设施,是全球真实饯别把激光导航AGV运用于华为、中兴、富士康等实践工业物流范畴的高科技企业。

7月3号至5号,斯坦德将携主打产品露脸“2020慕尼黑上海电子出产设备展”。本次展会,还将有奥秘产品亟待发布,初次在国内市场正式露脸!更多精彩,敬请期待!