vslam技術(shù)解析-機(jī)器人全場(chǎng)景移動(dòng)slam技術(shù)-概述篇

日期：2025-06-03 瀏覽：　

　　高仙是全球較早從事自主移動(dòng)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用探索的機(jī)器人公司之一。成立至今，高仙不斷打磨并完善了機(jī)器人全場(chǎng)景移動(dòng)技術(shù)，并通過全球超過50+機(jī)型、1萬+機(jī)器人終端在5000+行業(yè)的落地積累，實(shí)現(xiàn)了從室內(nèi)到室外等不同環(huán)境、從清潔到安防等不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。高仙機(jī)器人全場(chǎng)景移動(dòng)技術(shù)給越來越多的機(jī)器賦予了自主移動(dòng)必需的“軀殼”、“大腦”和“靈魂”。

　　本篇文章，將概括性的介紹高仙機(jī)器人全場(chǎng)景移動(dòng)技術(shù)，未來也將通過《高仙機(jī)器人全場(chǎng)景移動(dòng)技術(shù)》系列文章，和大家一起分享高仙在追求全場(chǎng)景移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用中所遇到的挑戰(zhàn)、思考和技術(shù)方案。

　　所謂“場(chǎng)景”，指的是一個(gè)事物存在的、并與之產(chǎn)生相互作用的周遭環(huán)境。機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景決定了機(jī)器人的形態(tài)和所需要的技術(shù)。我們可以從環(huán)境場(chǎng)景和業(yè)務(wù)場(chǎng)景兩個(gè)角度進(jìn)行分析。

　　首先是環(huán)境場(chǎng)景。這里環(huán)境場(chǎng)景又可以分為兩個(gè)維度，即機(jī)器人的運(yùn)行速度和環(huán)境的結(jié)構(gòu)化程度。圖1是一個(gè)以機(jī)器人運(yùn)行速度和環(huán)境結(jié)構(gòu)化程度為橫縱坐標(biāo)的機(jī)器人應(yīng)用象限圖——左下角是以室內(nèi)家用掃地機(jī)為代表的低速、結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景，右上角是以開放道路無人駕駛為代表的高速、非結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景，應(yīng)用難度從左下角到右上角依次增大。

　　其次是業(yè)務(wù)場(chǎng)景。對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人來講，目前的業(yè)務(wù)場(chǎng)景主要包括服務(wù)機(jī)器人、物流配送、清潔環(huán)衛(wèi)、安防和乘用車無人駕駛。不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)于機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)有不同的要求。例如，服務(wù)機(jī)器人對(duì)于人機(jī)交互的人性化程度比較高，而其他應(yīng)用場(chǎng)景則不敏感；無人駕駛乘用車對(duì)于運(yùn)行的舒適度、速度均有很高要求，而物流配送車則主要關(guān)心時(shí)效性。

　　目前高仙的機(jī)器人全場(chǎng)景移動(dòng)技術(shù)通過50+機(jī)型、1萬+終端覆蓋了5000+行業(yè)，實(shí)現(xiàn)了以清潔、安防、樓宇配送三大垂直領(lǐng)域?yàn)橹鞯氖覂?nèi)+室外跨場(chǎng)景應(yīng)用布局。廣闊的業(yè)務(wù)場(chǎng)景給高仙帶來了廣闊的發(fā)展空間，也帶來了對(duì)通用的、全場(chǎng)景的移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的迫切需求。通過對(duì)市場(chǎng)和技術(shù)成熟度的綜合考慮，高仙決定以低速場(chǎng)景為切入點(diǎn)，打通室內(nèi)結(jié)構(gòu)化環(huán)境和室外非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的自主導(dǎo)航能力，逐步推進(jìn)全場(chǎng)景移動(dòng)機(jī)器人的研發(fā)。

　　高仙全場(chǎng)景移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)包括機(jī)器人端和后臺(tái)兩大部分。其中，機(jī)器人端包括了機(jī)器人上層的核心算法、中層的操作平臺(tái)以及下層的硬件系統(tǒng)，后臺(tái)包括了各項(xiàng)部署在云端、用來支撐核心算法的數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)調(diào)度和仿真等基礎(chǔ)能力。機(jī)器人端和后臺(tái)兩個(gè)部分相輔相成，互相配合，共同實(shí)現(xiàn)了高仙機(jī)器人的導(dǎo)航功能和作業(yè)任務(wù)。

　　如果說硬件是機(jī)器人的軀殼，操作系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦，那么核心算法就是機(jī)器人的靈魂。從功能上看，機(jī)器人核心算法包含四大模塊：建圖和定位、環(huán)境感知、路徑規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制。其中，建圖和定位模塊回答了機(jī)器人“我在哪兒的問題”，環(huán)境感知模塊告訴機(jī)器人它的境遇，路徑規(guī)劃模塊回答了機(jī)器人“我要到哪兒去”和“如何去”的問題，最后運(yùn)動(dòng)控制模塊告訴它如何走好每一小步。

　　高仙采用SLAM（Simulaneous Localization and Ming) 技術(shù)解決建圖和定位問題。通過對(duì)激光SLAM、視覺vSLAM和語義SLAM等多種技術(shù)的有效融合，我們提出了SLAM2.0技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)貫通室內(nèi)和室外全場(chǎng)景的大規(guī)模建圖能力、機(jī)器人厘米級(jí)的精確定位能力、對(duì)環(huán)境的深度理解力和對(duì)地圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新的能力。在環(huán)境感知方面，高仙開發(fā)了一套完整的的多模態(tài)多傳感器融合方案。我們綜合利用了激光、視覺攝像頭、深度攝像頭、超聲等多種傳感器模態(tài)，結(jié)合了機(jī)器人學(xué)、經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等多種方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境中靜態(tài)結(jié)構(gòu)（如室內(nèi)的桌椅板凳、室外的車道線等）的識(shí)別和對(duì)動(dòng)態(tài)物體（如行人、車輛等）的檢測(cè)、追蹤和行為預(yù)測(cè)。在路徑規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制方面，高仙的自研算法實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜場(chǎng)景中實(shí)時(shí)高效的路徑規(guī)劃和準(zhǔn)確優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)控制。

　　在前文中已經(jīng)提到，廣闊的業(yè)務(wù)場(chǎng)景給高仙帶來了很大的發(fā)展空間，也帶來了很多的技術(shù)挑戰(zhàn)。其中最大的挑戰(zhàn)便是，如何用一套導(dǎo)航算法賦能不同環(huán)境的、不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的不同機(jī)器人。高仙的解決方法便是抽象建模和功能解耦。

　　請(qǐng)大家想象兩個(gè)機(jī)器人，第一個(gè)機(jī)器人是室外沿著路邊清掃落葉的大型環(huán)衛(wèi)機(jī)器人，第二個(gè)機(jī)器人是室內(nèi)沿著走廊行走的配送機(jī)器人，請(qǐng)大家思考一下他們的異同——雖然這兩個(gè)機(jī)器人的作業(yè)任務(wù)、作業(yè)環(huán)境和作業(yè)平臺(tái)都不相同，他們的工作本質(zhì)卻是相同的，即識(shí)別一個(gè)物理邊界并沿著它行走。高仙在進(jìn)行算法設(shè)計(jì)的時(shí)候，會(huì)對(duì)不同任務(wù)、不同環(huán)境、不同硬件的機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)行建模，抽象并開發(fā)通用的基礎(chǔ)技術(shù)，力求用同一套算法實(shí)現(xiàn)看似迥異的場(chǎng)景應(yīng)用。

　　面對(duì)全場(chǎng)景應(yīng)用的挑戰(zhàn)，我們第二個(gè)解決思路是解耦，即解耦機(jī)器人的導(dǎo)航功能和業(yè)務(wù)功能，用一套通用的導(dǎo)航算法賦能不同的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。我們打一個(gè)比喻就是，洗地機(jī)就是“駕駛員”加“清潔工”，安放巡邏機(jī)器人就是“駕駛員”加“哨兵”，等等（如圖3所示）。解耦的核心就是將業(yè)務(wù)邏輯和導(dǎo)航邏輯完全分離，并通過必要的通信完成二者的相互配合。

　　機(jī)器人技術(shù)是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性極強(qiáng)的技術(shù)，它的開發(fā)和完善一般需要很長(zhǎng)的周期。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的快速落地和從實(shí)踐中學(xué)習(xí)，高仙機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)遵循著“迭代式”和“閉環(huán)”兩個(gè)原則。其中，迭代式指的是“不求完美，只求精進(jìn)”，通過周期性的研發(fā)迭代不斷地打磨技術(shù)和產(chǎn)品；“閉環(huán)”指的是通過各個(gè)環(huán)節(jié)的性能反饋為技術(shù)的改進(jìn)指明方向。高仙的閉環(huán)開發(fā)包括三個(gè)重要的反饋環(huán)節(jié)，即基于仿真的反饋、基于測(cè)試的反饋以及基于用戶真實(shí)數(shù)據(jù)的反饋。

　　本文概括性的分享了高仙在打磨機(jī)器人全場(chǎng)景應(yīng)用過程中的基本思路，未來我們將通過《高仙全場(chǎng)景移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)》的系列文章，對(duì)機(jī)器人的定位與建圖、環(huán)境感知、路徑控制與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等技術(shù)的前沿趨勢(shì)、高仙的研發(fā)思路及挑戰(zhàn)做更詳盡的解析，敬請(qǐng)關(guān)注。九游體育官網(wǎng)

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