利用多传感器融合技术解决机器人可靠定位问题

近日，思嵐科技CTO黃玨珅在第三屆中國(guó)人工智能與機(jī)器人開發(fā)者大會(huì)（CAIRDC 2020）線上論壇【視覺、感知、多傳感器融合】上，分享了《利用多傳感器融合技術(shù)解決機(jī)器人可靠定位問題》。

思嵐科技CTO黃玨珅認(rèn)為，要解決機(jī)器人的可靠定位，就是要讓機(jī)器人在未知環(huán)境中擁有自主移動(dòng)的能力。

「在日常生活中，我們對(duì)機(jī)器人的期望有很多，比如貨物搬運(yùn)、移動(dòng)銷售、購(gòu)物引導(dǎo)、安保巡邏、家庭清潔……，那機(jī)器人就必須具備一個(gè)共同點(diǎn)【自主移動(dòng)】，就要解決三大哲學(xué)問題，“我在哪兒？我要去哪里？我要怎么去？”」

機(jī)器人如何像人一樣，看見“物理”世界呢？如果按照人的邏輯，應(yīng)該要有一個(gè)“camera”來(lái)充當(dāng)TA的眼睛。但是單目攝像頭缺乏尺度信息，無(wú)法直接用于導(dǎo)航；雙目攝像頭對(duì)環(huán)境光比較敏感，無(wú)法穩(wěn)定工作。

激光雷達(dá)可以直接獲取尺度信息，適合后期SLAM。

激光雷達(dá)相對(duì)攝像頭來(lái)說(shuō)，不僅可以直接獲取周圍的環(huán)境、尺度信息，而且數(shù)據(jù)量小，適合后期SLAM。

RPLIDAR A3 地下車庫(kù)采集環(huán)境輪廓信息

激光雷達(dá)獲取的只是一個(gè)局部信息，還需要SLAM算法

思嵐科技CTO黃玨珅在線上分享中還提到：?jiǎn)尉€激光雷達(dá)目前獲取到的只是一個(gè)局部的信息，無(wú)法解決機(jī)器人的“三大問題”。所以，我們還需要SLAM算法。至此，我們要了解一些有關(guān)SLAM的名詞，比如ICP（Iterative Closest Point）、Particle Filter、Graph SLAM等等。

SLAM 3.0, 構(gòu)建滿足導(dǎo)航需求的地圖

我們目前最新的算法SLAM3.0就是采用圖優(yōu)化方式進(jìn)行構(gòu)圖，能實(shí)現(xiàn)100,000+平米級(jí)別的地圖構(gòu)建能力，同時(shí)擁有主動(dòng)式回環(huán)閉合糾正能力，能很好的消除長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致的里程累計(jì)誤差，成為目前行業(yè)中最受歡迎的定位導(dǎo)航方式。

再也不需要面對(duì)“能力不夠，人力來(lái)湊”的尷尬局面了。

183m*110m

200m*180m

相比較粒子濾波每次直接將傳感器數(shù)據(jù)更新進(jìn)入柵格地圖進(jìn)行增量式構(gòu)建的做法，SLAM3.0存儲(chǔ)地圖構(gòu)建過(guò)程中調(diào)整了圖結(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的pose和對(duì)應(yīng)的傳感器信息以及所有關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)建的位姿關(guān)系圖，利用全部的機(jī)器人位姿信息和對(duì)應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)生成環(huán)境地圖。

SLAM 3.0 編碼了機(jī)器人在SLAM過(guò)程中的位姿變化拓?fù)涞貓D，相關(guān)的拓?fù)湫畔?nbsp;

當(dāng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到已經(jīng)探索過(guò)的原環(huán)境時(shí)， SLAM 3.0可依賴內(nèi)部的拓?fù)鋱D進(jìn)行主動(dòng)式的閉環(huán)檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)了新的閉環(huán)信息后，SLAM 3.0使用Bundle Adjuestment(BA)等算法對(duì)原先的位姿拓?fù)涞貓D進(jìn)行修正（即進(jìn)行圖優(yōu)化），從而能有效的進(jìn)行閉環(huán)后地圖的修正，實(shí)現(xiàn)更加可靠的環(huán)境建圖。且在邊走邊建圖的過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生拖尾，因?yàn)槲覀儠?huì)對(duì)這些因素做濾波處理。

多傳感器數(shù)據(jù)融合，錦上添花

有了激光雷達(dá)和算法的助力，還需要多傳感器數(shù)據(jù)的融合，錦上添花。傳感器對(duì)收集到的信息進(jìn)行有效處理和融合，能夠讓機(jī)器人更為直觀地判斷出周圍的環(huán)境，確保更多可靠的信息被利用，做出更智能，更類人的判斷，完成導(dǎo)航。

在最后的答疑環(huán)節(jié)中，思嵐科技CTO黃玨珅表示依然會(huì)看好多傳感器對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的影響，未來(lái)自主移動(dòng)也會(huì)越來(lái)越“智能”。技術(shù)突破上，激光雷達(dá)會(huì)變得越來(lái)越小巧，SLAM算法也會(huì)越來(lái)越高級(jí)。他還表示，傳感器之間是融合關(guān)系而不是替代關(guān)系。將這些多傳感器技術(shù)融合在一起，提供原先單一傳感器做不到的效果。