机器人底盘由哪些核心技术组成？

底盤是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的重要環(huán)節(jié)，從最初的概念上來說，結(jié)構(gòu)件上加上輪子、電機(jī)及相應(yīng)的驅(qū)動電路就是底盤。但如今的機(jī)器人底盤不僅僅是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動那么簡單，更多的是具備自主性，需要做到自主定位、建圖及路徑規(guī)劃等功能，即使在無人干預(yù)的情況下也能實(shí)現(xiàn)智能行走。

但對于一些做底盤的企業(yè)來說，醉翁之意不在酒，而在于為市場提供完善的自主定位導(dǎo)航方案，思嵐科技就是其中之一。自13年成立至今，思嵐科技一直專注于機(jī)器人的智能行走，從為服務(wù)機(jī)器人企業(yè)提供相關(guān)核心傳感器、到SLAM導(dǎo)航模塊、再到移動底盤的一站式定位導(dǎo)航方案，思嵐科技為之付出了巨大努力。如今思嵐科技的產(chǎn)品已遍布于國內(nèi)外多個國家和地區(qū)，并成熟的應(yīng)用于優(yōu)必選、科大訊飛、擎朗智能、普渡科技等知名服務(wù)機(jī)器人中。

而底盤作為機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主移動的根基，在研發(fā)上相對門檻更高，不僅融合了多種傳感器，還結(jié)合了SLAM算法等核心技術(shù)，沒有一定實(shí)力的企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的落地，即使是在集成調(diào)試上面都要花費(fèi)很大功夫。

以業(yè)內(nèi)主流的移動底盤Apollo來說，其融合了激光雷達(dá)、深度攝像頭、超聲波及防跌落等多個傳感器，并結(jié)合了思嵐科技自主研發(fā)的高性能SLAM算法。使其擁有可靠、易用的定位導(dǎo)航方案，即使面對各類復(fù)雜環(huán)境，它也能做到自主路徑規(guī)劃及障礙物規(guī)避等功能。

激光雷達(dá)：可幫助機(jī)器人時刻掃描周圍環(huán)境，提供地圖數(shù)據(jù)，構(gòu)建高達(dá)5cm精度的地圖，并基于該地圖數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自主路徑規(guī)劃及導(dǎo)航功能；

深度攝像頭：可偵測到位于雷達(dá)掃描平面上方的障礙物，并及時發(fā)送信號進(jìn)行規(guī)避；

超聲波傳感器：在工作時，能精準(zhǔn)探測到玻璃、鏡面等高透材質(zhì)障礙物，從而在靠近這些物體前能及時避讓；

防跌落傳感器：可幫助機(jī)器人 360°偵查周圍的工作環(huán)境，判斷工作區(qū)域是否存在邊界、臺階、坡度等情況，從而發(fā)送請求信號，避免跌落。

除了以上傳感器的融合，SLAM技術(shù)也是其實(shí)現(xiàn)智能移動的關(guān)鍵。SLAM主要解決機(jī)器人的地圖構(gòu)建和即時定位問題，而自主導(dǎo)航需要解決的是智能移動機(jī)器人與環(huán)境進(jìn)行自主交互，尤其是點(diǎn)到點(diǎn)自主移動的問題，這需要更多的技術(shù)支持。

想要解決機(jī)器人智能移動問題，除了要有SLAM技術(shù)之外，還需要加入路徑規(guī)劃和運(yùn)動控制。在SLAM技術(shù)幫助機(jī)器人確定自身定位和構(gòu)建地圖之后，進(jìn)行一個叫做目標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)航的能力。通俗的說，就是規(guī)劃一條從A點(diǎn)到B點(diǎn)的路徑出來，然后讓機(jī)器人移動過去。

從運(yùn)動規(guī)劃上來說，目前主要有全局路徑規(guī)劃及局部路徑規(guī)劃之分。全局規(guī)劃，顧名思義，是最上層的運(yùn)動規(guī)劃邏輯，它按照機(jī)器人預(yù)先記錄的環(huán)境地圖并結(jié)合機(jī)器人當(dāng)前位姿以及任務(wù)目標(biāo)點(diǎn)的位置，在地圖上找到前往目標(biāo)點(diǎn)最快捷的路徑。

局部規(guī)劃，當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)變化或者上層規(guī)劃的路徑不利于機(jī)器人實(shí)際行走的時候（比如機(jī)器人在行走的過程中遇到障礙物），局部路徑規(guī)劃將做出微調(diào)。

與全局路徑規(guī)劃的區(qū)別在于，局部路徑規(guī)劃可能并不知道機(jī)器人最終要去哪，但是對于機(jī)器人怎么繞開眼前的障礙物特別在行。這兩個層次的規(guī)劃模塊協(xié)同工作，機(jī)器人就可以很好的實(shí)現(xiàn)從A點(diǎn)到B點(diǎn)的智能移動了。不過實(shí)際工作環(huán)境下，上述配置還不夠。因?yàn)檫\(yùn)動規(guī)劃的過程中還包含靜態(tài)地圖和動態(tài)地圖兩種情況。

A*算法

A*（A-Star）算法是一種靜態(tài)路網(wǎng)中求解最短路徑最有效的直接搜索方法，也是解決許多搜索問題的有效算法。算法中的距離估算值與實(shí)際值越接近，最終搜索速度越快。但是，A*算法同樣也可用于動態(tài)路徑規(guī)劃當(dāng)中，只是當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時，需要重新規(guī)劃路線。

D*算法

D*算法則是一種動態(tài)啟發(fā)式路徑搜索算法，它事先對環(huán)境位置，讓機(jī)器人在陌生環(huán)境中行動自如，在瞬息萬變的環(huán)境中游刃有余。D*算法的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要預(yù)先探明地圖，機(jī)器人可以和人一樣，即使在未知環(huán)境中，也可以展開行動，隨著機(jī)器人不斷探索，路徑也會時刻調(diào)整。

上述的幾種算法都是目前絕大部分機(jī)器人所需要的路徑規(guī)劃算法，能夠讓機(jī)器人跟人一樣智能，快速規(guī)劃A到B點(diǎn)的最短路徑，并在遇到障礙物的時候知道如何處理。

當(dāng)然，機(jī)器人底盤除了實(shí)現(xiàn)自主定位導(dǎo)航功能，在自主回充及自主上下電梯等方面也是必不可缺，而思嵐科技的Apollo移動底盤專門研發(fā)了機(jī)器人電梯適配與多樓層定位系統(tǒng)，可幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自主上下電梯，多樓層建圖。同時還擁有自主回充技術(shù)，可外部調(diào)度預(yù)約充電，當(dāng)電量較低時，會自主返回充電塢充電，在負(fù)載情況下可實(shí)現(xiàn)15小時連續(xù)不間斷工作，給應(yīng)用現(xiàn)場提供穩(wěn)定可靠的表現(xiàn)。