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。

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。

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。

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。

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。