机器人自主行走这么难思岚科技做到了

5月31日下午,上海思岚科技有限公司(SLAMTEC)在上海浦东金茂君悦酒店举行发布会,正式发布了其最新款激光雷达RPLIDAR A2与模块化自主定位导航解决方案SLAMWARE。

本次发布会主题为“机器人的眼睛与小脑”,公司创始人、CEO陈士凯的解释是,希望借助激光雷达和SLAMWARE,赋予机器人构建地图与定位导航的能力,实现自主行走。

早几年,激光雷达对于大众来说,还是一个陌生而新鲜的名词。这项技术由于其高精度、高速与指向性好的优势,可用于NASA火星车、无人车、机器人、无人机等领域。但由于成本过高,激光雷达并没有在消费级领域成功应用,这也成为阻碍服务机器人顺利普及的制约因素之一。

思岚科技的前身是创客团队RoboPeak,从2009年就开始从事机器人相关领域的研发,有着近7年的机器人自主定位导航算法、激光传感器及机器人硬件系统的研发经验。2014年,思岚科技面向全球推出RPLIDAR A1,这也是首款批量销售的低成本激光雷达,累计使用用户达上千家,可以说是国内低成本激光雷达的探路者。

近段时间,随着无人车领域的大热,机器人行业也逐渐意识到激光雷达的重要性,市场上也出现了一些其他低成本激光雷达的身影。本次发布会,思岚科技以低成本激光雷达领导者的姿态走向幕前,同时也是一个行业新兴者。

时隔两年,思岚科技本次推出的最新款激光雷达RPLIDAR A2,产品非常轻巧,厚度仅4厘米,颜值颇高。为了让产品更加轻薄,更适合各类服务机器人使用,特别是对本身空间要求就很紧凑的服务机器人,他们重新设计 了内部机械系统,量身定制设计了无刷电机,整体系统融为一体,更加紧凑。根据思岚科技的描述,这款产品是目前业内最薄的激光雷达。

据 悉,在激光雷达内部,为了实现电能和信号在两个旋转机构中传输,业内厂家常见的做法是使用导电滑环,但导电滑环由于长时间机械接触,存在机械磨损,无法保 证长时间正常使用。为破解机械磨损的难题,进一步提升雷达的稳定性与使用寿命,他们综合无线供电与光通讯技术,独创性的研发了光磁融合技术,大大提高了雷 达工作寿命。在连续工作条件下,RPLIDAR A2的设计寿命长达5年以上,完全满足服务机器人长时间可靠工作的苛刻要求。

据了解,目前低成本激光雷达的采样频率通常都是每秒2000次,如果服务机器人行走速度过快或者有人突然出现在其行进路线上,受限于激光雷达较低的采样频率,机器人很难及时发现障碍物,可能会发生碰撞。

除了外观大幅改进外,RPLIDAR A2的性能参数有了大幅提升,采样频率由5Hz提升至10Hz,这也是业内低成本雷达最快的扫描频率,而采样次数由每秒2000次提高至4000次。在实 际应用时,服务机器人可获得更加密集的采样点,实现对障碍物的快速响应,开展更迅速、更及时的自主避障。在激光雷达的其他应用领域,如利用激光雷达进行环 境勘探、地图构建时,可获得更加精细的画面;多媒体应用中,超大屏幕的多点触摸将会反应更快、精度更高。

设想一下,当我们身处某个地方时,可以通过眼睛看到周围的环境,但如果想要去另一个地方,需要判断最佳路径,同时避开障碍物,才能顺利到达目的地。显然,移动机器人仅仅利用激光雷达“看见”周围环境并不能实现自主行走。

陈士凯表示想要机器人实现自主行走,需要解决三大问题:自主建图、路径规划与自动避障。

其实,学术界对于这三大难题的研究由来已久,而1988年提出的SLAM算法是一种在确定自身位置的同时构造环境模型的方法,近几年发展十分迅速,被普 遍用来解决机器人定位导航问题。但是,本质上SLAM技术只是一个算法,机器人需要移植到硬件平台,与软件同步运行,对于机器人厂家,他们需要一个模块化 东西,类似手机中的GPS模块,拿来就能直接用到机器人中,不用二次开发。

思岚科技本次推出的SLAMWARE正好解决这一问题,芯片只有硬币大小,可以让机器人不需要人工控制,自主行动绘制地图,并知道自己在地图中的位置信息,这也是首款模块化的机器人自主定位导航系统。

相较于开源的ROS机器人操作系统,这款芯片内 置的SLAM算法构建出的地图更加精确,即使受到外界干扰也可以保持较高的定位精度。在实际应用时,除了利用SLAM构建环境地图与实时定位外,我们还希 望机器人在未知环境中自动避开障碍物,实现自主移动。SLAMWARE采用D*算法(即动态启发式路径搜索算法),可以让机器人不需要预先录入地图,就可 以在陌生环境中行动自如,躲避动态障碍物。

受制于激光的特性,在遇到玻璃、纯黑物体或其他平面物体时,激光雷达无法进行识别,为了让机器人能够“看见”这些原本看不见的东西,SLAMWARE还支持超声波传感器,防跌落传感器、碰撞传感器和深度摄像头的数据,利用多种传感器信息融合,实现更加智能、实用的自主运动。同时,SLAMWARE可以实现基于激光特征识别的回充对接技术,也就是说,机器人在移动后,可以认得自己的家,不会迷路。

此外,针对扫地机器人等具体领域应用,思岚科技也推出完整的解决方案,整合其特有的贴边清扫、往复式打扫、区域划分、断点续扫、定点清扫、预约清扫、自 动回充等功能,方便扫地机器人厂家进行整合,不需要进行二次开发。同时,SLAMWARE内置WiFi和蓝牙,不需要任何扫码、配置的工作,就可以实现手机APP控制。

据悉,思岚科技发布的RPLIDAR A2与SLAMWARE已正式上市,面向全球销售,相关的软件开发平台也开放下载,方便用户快速打造产品原型。针对战略合作伙伴开发面向家庭的应用场景, 思岚科技全套解决方案(含RPLIDAR A2和SLAMWARE)的批量价格可实现几百元的级别,真正意义上实现了导航定位的低成本化。

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