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  • 移动机器人的发展史 从世界首台移动机器人Shakey说起...

     

    對于機器人的幻想,人類早在千年前就已經有了,“機器人”是存在于多種語言和文字的新造詞,它體現(xiàn)了人類長期以來的一種愿望,即渴望創(chuàng)造出一種像人一樣的機器人,代替人們去完成各種工作。從最初的遙控式機器人到目前智能化機器人,機器人相關核心技術已取得了重大突破。如今的機器人即使在人工不干預的情況下也能實現(xiàn)智能移動了。

    世界上第一臺移動機器人——Shakey

    “移動”是機器人的重要標志,移動機器人的發(fā)展已有幾十年的歷史了。據了解,世界上第一臺能實現(xiàn)移動的機器人叫Shakey,它是由查理·羅森(Charlie Rosen)領導的美國斯坦福研究所(現(xiàn)在稱之為SRI國際)于 1956-1972 年研制而出的,Rosen最初在1963年11月提出了這個機器人構想。并與他的團隊在1965年向DARPA撰寫了一份研究計劃(PDF),詳細敘述了能夠執(zhí)行偵查任務的智能自動機器人。DARPA最終向研究人員提供了75萬美元資金,相當于現(xiàn)在的580萬美元,來創(chuàng)建Shakey。

    世界首臺機器人

    花費巨額研發(fā)的Shakey首次全面應用了人工智能技術,裝備了電子攝像機、三角測距儀、碰撞傳感器以及驅動電機,能簡單解決感知、運動規(guī)劃和控制問題。當年Shakey通過無線通信系統(tǒng)由兩臺計算機控制,但當時的計算機運算速度非常緩慢,導致 Shakey需要數(shù)小時的時間來感知和分析環(huán)境,并規(guī)劃行動路徑。

    在今天看來,機器人Shakey簡單而又笨拙,但它卻是當時將AI應用于機器人中最為成功的案例,證實了許多屬于人工智能領域的嚴肅科學結論,其在實現(xiàn)過程中獲得的成果也影響了很多后續(xù)的研究。

     世界上第一臺移動機器人

    近些年移動機器人行走技術有了怎樣的蛻變?

    如今的移動機器人可在復雜環(huán)境中快速做出反應,即使在陌生環(huán)境中,機器人也能完成自主定位、建圖及路徑規(guī)劃,實現(xiàn)智能行走。

    移動機器人要實現(xiàn)智能行走,離不開可靠的定位導航技術,SLAM作為機器人自主移動的關鍵技術,一直備受業(yè)內關注。SLAM是同步定位與地圖構建(Simultaneous Localization And Mapping)的縮寫,最早由Hugh Durrant-Whyte 和 John J.Leonard提出。它被定義為解決“機器人從未知環(huán)境的未知地點出發(fā),在運動過程中通過重復觀測到的地圖特征(比如,墻角,柱子等)定位自身位置和姿態(tài),再根據自身位置增量式的構建地圖,從而達到同時定位和地圖構建的目的。

    SLAM技術

    SLAM技術在機器人自主移動中起到了關鍵作用,目前基于SLAM技術的定位導航方式主要有兩種,一種是基于視覺傳感器的VSLAM,另一類是基于激光雷達傳感器的激光SLAM。視覺SLAM專指利用攝相機、Kinect等深度相機來做室內導航和探索。到目前為止,室內的視覺SLAM仍處于研究階段,遠未到實際應用的程度,一方面,編寫和使用視覺SLAM需要大量的專業(yè)知識,算法的實時性未達到實用要求,另一方面,視覺SLAM生成的地圖(多數(shù)是點云)不能用來做機器人的路徑規(guī)劃,需要進一步探索和研究。

    與視覺SLAM不同的是,激光SLAM技術通過獲取周圍環(huán)境的輪廓信息,可構建厘米級精度的地圖,是目前為止最穩(wěn)定、可靠的SLAM導航方式。

    視覺SLAM定位導航技術

    近年來,我國研發(fā)機器人定位導航技術的企業(yè)越來越多,思嵐科技作為該領域的領航者及先行者,已有相對成熟的定位導航技術,以RPLIDAR系列激光雷達作為核心傳感器,同時,配合自主研發(fā)的高性能模塊化定位導航系統(tǒng)SLAMWARE,可使機器人實現(xiàn)自主定位、自動建圖、路徑規(guī)劃與自動避障,幫助解決機器人自主行走難題。

    目前,旗下最新一代TOF激光雷達傳感器RPLIDAR S1可完成40m的測量半徑,在遠距離物體條件下,測量精度依舊精準、穩(wěn)定。并可有效避免環(huán)境光與強日光的干擾,實現(xiàn)室外場景的穩(wěn)定測距與高精度建圖。

    RPLIDAR S1激光雷達

    為了幫助機器人適應多種應用環(huán)境,思嵐科技還推出了全新的SLAM 3.0系統(tǒng),可使機器人在復雜的大場景下也能輕松完成定位導航任務。相比傳統(tǒng)SLAM,升級版的SLAM 3.0系統(tǒng)采用圖優(yōu)化方式進行構圖,能實現(xiàn)百萬平米級別的地圖構建能力,同時擁有主動式回環(huán)閉合糾正能力,能很好消除長時間運行導致的里程累計誤差,成為目前行業(yè)中最受歡迎的定位導航方式。

    經歷了數(shù)年的發(fā)展,移動機器人已逐漸從人為控制邁向智能化行走,以激光SLAM為核心的定位導航技術正被越來越多的服務機器人企業(yè)所應用,如今,在餐廳、酒店、商場等服務領域他們身影依稀可見。

     

    關鍵字:移动机器人

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