這周在KUKA AMR辦公室里發(fā)生了一件有意思的事情。

不過，話說回來，AMR是如何做到精準(zhǔn)定位及準(zhǔn)確到達(dá)目的地的呢？

 別急，我們這就告訴你。AMR機(jī)器人能識別位姿并精準(zhǔn)到達(dá)目的地主要是依賴于我們經(jīng)常提到的SLAM導(dǎo)航技術(shù)。

 什么是SLAM技術(shù)？

 S.L.A.M.全稱為Simultaneous Localization and Mapping，是解決機(jī)器人在未知環(huán)境運(yùn)動(dòng)時(shí)的定位與地圖構(gòu)建的技術(shù)領(lǐng)域，直接翻譯來講是“實(shí)時(shí)定位與地圖構(gòu)建”技術(shù)，簡單來說就是讓機(jī)器人通過傳感器來獲取環(huán)境信息，在哪里，去哪里，怎么去，這里有什么，那里是什么，隨后系統(tǒng)將根據(jù)環(huán)境信息來獲取自身方位及路徑規(guī)劃。 

有點(diǎn)難理解？沒關(guān)系，我們舉個(gè)例子。

 現(xiàn)在我們假設(shè)你出差來到一個(gè)陌生的城市，為了迅速地熟悉環(huán)境并完成自己入住酒店的任務(wù)，這時(shí)你應(yīng)該依次完成以下事情：

1、特征提取

用眼睛觀察周圍環(huán)境等，并記住他們的特征

2、地圖構(gòu)建

在自己大腦中，根據(jù)眼睛獲取的信息，把環(huán)境特征用二維或三維地圖形式構(gòu)建起來

3、bundle adjustment or EKF

當(dāng)自己在行走時(shí)，不斷獲取新的特征地標(biāo)，并且校正自己頭腦中的地圖模型

4、trajectory

根據(jù)自己前一段時(shí)間行走獲得的特征地標(biāo)，確定自己的位置

5、loop-closure detection

當(dāng)無意中走了很長一段路的時(shí)候，和腦海中的以往地標(biāo)進(jìn)行匹配，看一看是否走回了原路

 以上五步是同時(shí)進(jìn)行的，因此是Simultaneous Localization and Mapping。

作為自主移動(dòng)機(jī)器人不可或缺的重要技術(shù)，SLAM技術(shù)正在受到越來越多關(guān)注。

 目前，SLAM技術(shù)被廣泛運(yùn)用于機(jī)器人、無人機(jī)、無人駕駛、AR、VR等領(lǐng)域，依靠傳感器可實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自主定位、地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃、自主導(dǎo)航等功能。

 激光SLAM or 視覺SLAM？

 目前用在SLAM上的傳感器主要分為兩類，一種是基于激光雷達(dá)的激光SLAM(Lidar SLAM)和基于視覺的VSLAM(Visual SLAM)。

視覺SLAM如眼睛一樣是獲取外界信息的主要來源，它可以從環(huán)境中獲取海量的、富于冗余的紋理信息，這是視覺SLAM的優(yōu)點(diǎn)。

 由于相機(jī)具有體積小、能耗低、成本低的優(yōu)勢，而常被作為機(jī)器人的“眼睛”，這就是視覺SLAM的基礎(chǔ)。機(jī)器人自身通過相機(jī)獲取的圖像信息作為基礎(chǔ)，刻畫出周圍環(huán)境，再傳輸給“大腦”，最后系統(tǒng)進(jìn)行判斷，完成機(jī)器人的定位。

 聽著簡單，然而這項(xiàng)技術(shù)信息處理難度大、復(fù)雜度高，并且極易容易受到光照條件的影響，有時(shí)候就會(huì)顯得心有余而力不足。

 所以激光SLAM來幫忙了

激光SLAM采用2D或3D激光雷達(dá)（也叫單線或多線激光雷達(dá)），2D激光雷達(dá)一般用于室內(nèi)機(jī)器人上（如掃地機(jī)器人），而3D激光雷達(dá)一般使用于無人駕駛、機(jī)器人、AMR/AGV等領(lǐng)域。激光雷達(dá)的出現(xiàn)和普及使得測量更快更準(zhǔn)，信息更豐富。

激光雷達(dá)測距比較準(zhǔn)確，誤差模型簡單，特殊環(huán)境以外運(yùn)行穩(wěn)定，點(diǎn)云處理也比較容易，能夠充分適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化環(huán)境，真正做到“你說東，它不往西”。激光SLAM理論研究也相對成熟，落地產(chǎn)品更豐富。

通過對比發(fā)現(xiàn)，激光SLAM和視覺SLAM各有所長，單獨(dú)使用都有其局限性，而融合使用則具有取長補(bǔ)短的作用。例如，視覺在紋理豐富的動(dòng)態(tài)環(huán)境中穩(wěn)定工作，并能為激光SLAM提供非常準(zhǔn)確的點(diǎn)云匹配，而激光雷達(dá)提供的精確方向和距離信息在正確匹配的點(diǎn)云上會(huì)發(fā)揮更大的威力。而在光照嚴(yán)重不足或紋理缺失的環(huán)境中，激光SLAM的定位工作使得視覺可以借助不多的信息進(jìn)行場景記錄。

 這就是為什么我們KUKA AMR中多款產(chǎn)品都使用了融合導(dǎo)航的方式，以實(shí)現(xiàn)AMR在實(shí)際工作環(huán)境中精準(zhǔn)找到自己的位置，看清周圍環(huán)境，計(jì)算出最優(yōu)路線，最終準(zhǔn)確到達(dá)目的地，完成工作任務(wù)。

未來應(yīng)用

 SLAM技術(shù)目前已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域都取得了不錯(cuò)的落地效果與成績，包括室內(nèi)的移動(dòng)機(jī)器人，AR/VR、無人機(jī)、無人駕駛等等。

 在未來，隨著傳感器精度的不斷提升，成本逐步降低，魯棒性增強(qiáng)，都將為更多行業(yè)領(lǐng)域帶來革命性的變化。而隨著SLAM技術(shù)的火熱，也將有越來越多的這方面人才涌進(jìn)移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，注入更多新鮮血液，帶來新的技術(shù)方向與研究領(lǐng)域。 

作為深耕工業(yè)領(lǐng)域120多年的行業(yè)專家，庫卡早已關(guān)注到SLAM技術(shù)未來的發(fā)展前景，早在2008年就已開始布局，至今不斷深入研究，推出了更加完美先進(jìn)的激光SLAM技術(shù)。今年又推出了新一代AMR產(chǎn)品KMP 1500i和AMR+產(chǎn)品，不需要輔助就能實(shí)現(xiàn)定位精度高達(dá)±10mm。