移動(dòng)機(jī)器人如何利用視覺(jué)SLAM發(fā)揮其潛力

今天，移動(dòng)機(jī)器人被廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。但仔細(xì)觀察它們所部署的應(yīng)用類型，你會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同的主題。無(wú)論它們是在生產(chǎn)線的上游運(yùn)送物資，還是在下游處理成品，或者在倉(cāng)庫(kù)里搬運(yùn)托盤(pán)，今天的移動(dòng)機(jī)器人在結(jié)構(gòu)化、平面化、靜態(tài)化的環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)，并且經(jīng)常用反光鏡或其他標(biāo)記來(lái)指示。

當(dāng)使用當(dāng)今領(lǐng)先的定位技術(shù)規(guī)劃移動(dòng)機(jī)器人部署時(shí)，不可能避免在準(zhǔn)確性、處理動(dòng)態(tài)環(huán)境的能力、修改操作區(qū)域的靈活性以及設(shè)置和維護(hù)成本這四個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的要求之間進(jìn)行拉鋸戰(zhàn)。例如，直線跟蹤、二維（2D）和三維（3D）激光雷達(dá)以及激光插值，都能滿足其中的兩個(gè)或三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但不能滿足所有四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

2D LiDAR vs 3D LiDAR

為了使移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)發(fā)揮其潛力，它需要一個(gè)定位解決方案，讓它走出今天的困境。易于設(shè)置、準(zhǔn)確、靈活，并且能夠處理室內(nèi)和室外的高度動(dòng)態(tài)環(huán)境。一個(gè)可以輕松部署的解決方案，不需要專家知識(shí)，也不需要額外的基礎(chǔ)設(shè)施。

當(dāng)我們說(shuō)視覺(jué)是移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的未來(lái)時(shí)，這是因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)，視覺(jué)與慣性傳感和人工智能傳感器融合在一起，使移動(dòng)機(jī)器人能夠做人們每天都在做的事情：在移動(dòng)過(guò)程中自主地感知周圍的環(huán)境，智能地繪制它們，并在該地圖中進(jìn)行自我定位。

Sevensense視覺(jué)SLAM的好處

我們的3D視覺(jué)SLAM技術(shù)是由賽文森公司內(nèi)部開(kāi)發(fā)的，使用安裝在移動(dòng)機(jī)器人上的多個(gè)視覺(jué)攝像機(jī)來(lái)實(shí)時(shí)觀察周圍環(huán)境。將圖像數(shù)據(jù)與機(jī)器人前進(jìn)過(guò)程中收集到的慣性數(shù)據(jù)相融合，就會(huì)形成一個(gè)高度精確的周圍空間的三維地圖。通過(guò)將它看到的圖像與存儲(chǔ)在地圖中的圖像相匹配，機(jī)器人可以在該空間的任何地方立即定位自己。

Sevensense VSLAM的主要優(yōu)點(diǎn)之一是地圖繪制永不停止。三維地圖始終是最新的，甚至可以反映出周圍環(huán)境的細(xì)微變化，無(wú)論它們是在地面還是在更高的地方。此外，它還能自動(dòng)整合其作業(yè)區(qū)域的整體布局變化，在遇到新的細(xì)節(jié)時(shí)更新地圖。

因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程是完全自動(dòng)化的，所以不需要人類干預(yù)，就可以將傳感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為機(jī)器人用來(lái)定位的高清地圖，從而使測(cè)繪快速、簡(jiǎn)便、高度精確。在部署中，我們發(fā)現(xiàn)精確度在四毫米左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最苛刻的應(yīng)用所要求的厘米級(jí)精確度。

通過(guò)Alphasense Position將視覺(jué)SLAM帶入市場(chǎng)

今年早些時(shí)候，我們將我們的Sevensense 3D VSLAM技術(shù)以Alphasense Position的形式推向市場(chǎng)，這是第一個(gè)用于即插即用視覺(jué)SLAM的工業(yè)級(jí)多攝像頭解決方案。Alphasense Position旨在為任何類型的移動(dòng)地面車輛提供VSLAM技術(shù)，它提供完整的3D地圖和姿態(tài)輸出，使機(jī)器人能夠在不平坦的地形、坡道和多個(gè)樓層進(jìn)行導(dǎo)航。

該解決方案即使在最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境中也能提供厘米級(jí)的定位精度，如大型開(kāi)放空間或長(zhǎng)而無(wú)特色的走廊，而不需要任何外部基礎(chǔ)設(shè)施。其高質(zhì)量的攝像機(jī)設(shè)計(jì)用于室內(nèi)和室外操作，確保在所有照明和天氣條件下的可靠性能。

Alphasense Position的初始化和部署快速而簡(jiǎn)單，不會(huì)造成停機(jī)，也不需要昂貴的工具。該解決方案使用最先進(jìn)的算法來(lái)自主校準(zhǔn)生產(chǎn)系統(tǒng)并創(chuàng)建高度精確的3D地圖，這些地圖可以在車隊(duì)中共享，以協(xié)調(diào)合作。而且利用人工智能，該系統(tǒng)可以不斷跟蹤環(huán)境的變化并保持地圖的更新。

Alphasense Position有一個(gè)緊湊的配置，包括5個(gè)預(yù)先校準(zhǔn)的攝像頭，可以快速、輕松地集成。另外，帶有多達(dá)8個(gè)獨(dú)立攝像機(jī)的擴(kuò)展配置可實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)配置。

該解決方案可通過(guò)專門(mén)的網(wǎng)絡(luò)界面、REST API和ROS進(jìn)行控制，用于研究和開(kāi)發(fā)。為了便于開(kāi)發(fā)定制的導(dǎo)航和路徑規(guī)劃解決方案，它支持多種數(shù)據(jù)交換協(xié)議，包括以太網(wǎng)UDP和用于原始圖像和慣性傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞OS。

Alphasense革命已在進(jìn)行中

視覺(jué)可能是移動(dòng)機(jī)器人的未來(lái)，但Alphasense革命已經(jīng)開(kāi)始了。Alphasense Position的3D VSLAM技術(shù)所帶來(lái)的準(zhǔn)確性、低設(shè)置和部署成本、靈活性和適應(yīng)性已經(jīng)在改變著行業(yè)的自動(dòng)化應(yīng)用。

贏得由ABB機(jī)器人公司組織的技術(shù)挑戰(zhàn)，旨在確定世界上最先進(jìn)的導(dǎo)航解決方案，證明了我們的視覺(jué)SLAM技術(shù)的先進(jìn)性。除此之外，這一成功還促成了Sevensense 公司和領(lǐng)先的機(jī)器人制造商之間的合作，使新一代的自主移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)入車間。

我們與Kyburz公司合作，該公司是為最后一英里提供高質(zhì)量移動(dòng)和運(yùn)輸解決方案的國(guó)際領(lǐng)導(dǎo)者，我們支持開(kāi)發(fā)自主的自動(dòng)駕駛eTrolley，eT4，用于在所有天氣和照明條件下的室內(nèi)和室外最后一英里的交付。除了降低與最后一英里配送相關(guān)的勞動(dòng)力成本外，eT4的開(kāi)發(fā)讓Kyburz在一個(gè)高度競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中取得了先機(jī)。

開(kāi)發(fā)現(xiàn)代清潔技術(shù)并在專業(yè)清潔機(jī)器的研究和開(kāi)發(fā)中發(fā)揮主導(dǎo)作用的Wetrok公司，圍繞Alphasense Autonomy設(shè)計(jì)了Robomatic Marvin，這是一臺(tái)完全自主和獨(dú)立的清潔機(jī)器，我們的機(jī)器人自主系統(tǒng)結(jié)合了VSLAM和先進(jìn)的AI局部感知和導(dǎo)航技術(shù)。在訓(xùn)練機(jī)器清潔特定區(qū)域后，清潔專業(yè)人員可以自由地專注于更復(fù)雜的任務(wù)，讓Robomatic Marvin自行擦洗和烘干地板。

在不到一天的時(shí)間內(nèi)測(cè)試Alphasense位置

為了讓移動(dòng)機(jī)器人開(kāi)發(fā)者能夠輕松地親身體驗(yàn)Alphasense Position的好處，我們?yōu)榫o湊型和擴(kuò)展型產(chǎn)品開(kāi)發(fā)了一套評(píng)估工具。Alphasense控制臺(tái)提供了一個(gè)用戶友好的網(wǎng)絡(luò)界面，可通過(guò)臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦或移動(dòng)設(shè)備訪問(wèn)，可輕松進(jìn)行初始設(shè)置和使用。

評(píng)估套件中附有快速入門(mén)指南，用戶可以訪問(wèn)Sevensense服務(wù)臺(tái)，以確保順利的測(cè)試體驗(yàn)，因此可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)安裝Alphasense Position，并在一天內(nèi)測(cè)試該解決方案。

移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)的一次巨大飛躍

基于傳統(tǒng)定位和導(dǎo)航技術(shù)的移動(dòng)機(jī)器人已經(jīng)證明了它們?cè)谔岣呱a(chǎn)力、取代瑣碎勞動(dòng)以及在允許其部署的利基環(huán)境中簡(jiǎn)化操作的潛力。

大膽地將視覺(jué)作為SLAM的主要輸入，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的飛躍，有望幫助它走出目前的利基市場(chǎng)，進(jìn)入更加多樣化的工業(yè)、商業(yè)和面向用戶的應(yīng)用。

Sevensense成立于2018年，是從蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的瑞士聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院衍生出來(lái)的。我們的技術(shù)基于15多年的研究，在自治系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的大量動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)為我們實(shí)現(xiàn)可靠的本地化，路徑規(guī)劃和移動(dòng)機(jī)器人操作鋪平了道路。

2018年，Sevensense成為Wyss Zurich的一個(gè)項(xiàng)目，目標(biāo)是將這些技術(shù)進(jìn)步轉(zhuǎn)化為可在任何移動(dòng)機(jī)器人上部署的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。從那時(shí)起，我們的團(tuán)隊(duì)一直在不斷擴(kuò)展，并積極革新移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)行業(yè)。

Sevensense使移動(dòng)機(jī)器人能夠進(jìn)入公共和動(dòng)態(tài)空間。利用我們的技術(shù)，他們將支持人類執(zhí)行骯臟，危險(xiǎn)和無(wú)聊的任務(wù)。

我們使用多功能的自主套件Alphasense Autonomy來(lái)做到這一點(diǎn)，它將移動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軝C(jī)器人。通過(guò)使用Edge AI和最新技術(shù)，我們的解決方案可確保可靠性和安全性，降低運(yùn)營(yíng)成本并開(kāi)辟新的令人興奮的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。