受限于傳統(tǒng) marker 定位與激光定位的技術(shù)方案局限性， 在例如工業(yè)化車間、大型商超、博物館等多元化以及部分半開(kāi) 放場(chǎng)景中，由于空間大，吊頂高，光環(huán)境多樣，服務(wù)機(jī)器人的 部署使用問(wèn)題都會(huì)明顯出現(xiàn)。

　　為此，服務(wù)機(jī)器人頭部企業(yè)一直在嘗試新的技術(shù)方案，以 圖快速拿下市場(chǎng)份額。

　　有研究認(rèn)為，推動(dòng)服務(wù)機(jī)器人再進(jìn)一步的關(guān)鍵之一就是基 于 VSLAM(Visual Simultaneous Localization And Mapping) 算法的機(jī)器人視覺(jué)融合導(dǎo)航技術(shù)。

　　得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，VSLAM 技術(shù)可 以幫助“看見(jiàn)”真實(shí)，從而讓 AR、自動(dòng)駕駛、智能機(jī)器人等領(lǐng) 域的產(chǎn)品能夠快速實(shí)現(xiàn)更優(yōu)秀的自主定位與導(dǎo)航。

　　采取 VSLAM 技術(shù)，已經(jīng)為服務(wù)機(jī)器人場(chǎng)景拓維、打開(kāi)室 內(nèi)外作業(yè)提供了更多空間。

　　近日，服務(wù)機(jī)器人頭部企業(yè)普渡科技就成功自研了 PUDUVSLAM+ 方案，這是基于視覺(jué)相機(jī)所研制的新一代 VSLAM 技 術(shù)， 已經(jīng)應(yīng)用于普渡科技率先在海外發(fā)布的“歡樂(lè)送 2”機(jī)器人上。

　　PUDU VSLAM+ 技術(shù)解析

　　據(jù)悉，率先于海外推出的“歡樂(lè)送 2”是行業(yè)內(nèi)首個(gè)將 VSLAM 技術(shù)大規(guī)模產(chǎn)品化應(yīng)用的商用服務(wù)機(jī)器人，旨在實(shí)現(xiàn) 在各種場(chǎng)景下的快速部署。

　　PUDU VSLAM+ 技術(shù)帶來(lái)的實(shí)際價(jià)值正得到明顯驗(yàn)證， 在今年的深圳馬拉松上，普渡機(jī)器人“歡樂(lè)送 2”就亮相室外， 為參賽選手“打 call”。

　　“歡樂(lè)送 2”所使用的 PUDU VSLAM+，是 VSLAM 技術(shù)的一 種，本質(zhì)上是基于可見(jiàn)光視覺(jué)的機(jī)器人定位導(dǎo)航與地圖構(gòu)建技 術(shù)。其核心方式就是通過(guò)圖像傳感器獲取對(duì)環(huán)境的感知，實(shí)現(xiàn) 對(duì)自身位置及姿態(tài)的追蹤， 并同時(shí)生成環(huán)境的增量式地圖信息。

　　之所以研發(fā) PUDU VSLAM+ 技術(shù)，是因?yàn)樽灾鞫ㄎ缓捅?障導(dǎo)航一直是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人服務(wù)一個(gè)非常重要的組成部分。

　　傳統(tǒng) marker 定位與激光定位在當(dāng)前商用服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用 上存在痛點(diǎn)，盡管當(dāng)前部分產(chǎn)品將“marker 定位”和“激光定位” 兩種定位技術(shù)進(jìn)行融合使用，但依然存在貼碼成本高、高空間 難貼碼，并會(huì)改變建筑原有裝修，受限于環(huán)境變化定位失準(zhǔn)等 痛點(diǎn)。市面上部分商用服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品也是相同，在高頂、空 曠的場(chǎng)地下無(wú)法較好地適配應(yīng)用。

　　而PUDU VSLAM+ 技術(shù)以機(jī)器人所配置的頂視攝像機(jī)為主， 以IMU、里程計(jì)等其他傳感器為輔， 通過(guò)視覺(jué)圖像與 IMU 數(shù)據(jù)融合，能在場(chǎng)景圖像定量估算幀間相機(jī)的運(yùn)動(dòng)，快速捕捉 和跟蹤到特征點(diǎn)，獲取場(chǎng)景圖像中障礙物的角點(diǎn)信息并根據(jù)算 法建立索引和模型，從而防止誤差累積，提高定位精度，最終建立高精度地圖，幫助機(jī)器人更好判斷自身在環(huán)境中的位置， 并實(shí)現(xiàn)高精度導(dǎo)航。

　　目前，服務(wù)機(jī)器人的需求已經(jīng)越來(lái)越廣泛，這不僅要求服 務(wù)機(jī)器人在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)環(huán)境下保證系統(tǒng)能夠正常定位，還要能 提高系統(tǒng)的精度和魯棒性，PUDU VSLAM+ 技術(shù)方案相較而 言也更具優(yōu)勢(shì)。

　　由于視覺(jué)相機(jī)更善于捕捉運(yùn)動(dòng)信息，視覺(jué)信號(hào)抗干擾能力 強(qiáng)，基于 VSLAM 技術(shù)的機(jī)器人定位方法具有信息量更大、適 應(yīng)范圍廣的特點(diǎn)， 位姿估計(jì)和避障效果顯著， 實(shí)際落地優(yōu)勢(shì)明顯。

　　基于普渡 PUDU VSLAM+ 方案， 機(jī)器人不僅部署無(wú)需貼碼， 還具備更高的穩(wěn)定性與場(chǎng)地適應(yīng)性，這相較大多數(shù)方案減少了 75% 的部署時(shí)間，有望助推商用服務(wù)機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用。

　　更多場(chǎng)景可能性

　　作為服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域一種非常新穎的技術(shù)，VSLAM 的成 熟落地是商用機(jī)器人領(lǐng)域的重要突破，其意義在于或?yàn)榘胧彝?配送打下了重要的基礎(chǔ)。

　　當(dāng)前市面上大多商用服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品所搭配的地圖構(gòu)建算 法，主要基于激光雷達(dá)掃描水平環(huán)境特征進(jìn)行地圖構(gòu)建與定位， 更適用于靜態(tài)的環(huán)境，在水平方向存在環(huán)境變化的情況下，這 種方案存在環(huán)境特征匹配失敗的風(fēng)險(xiǎn)，算法的穩(wěn)定性和定位精 度會(huì)極大受到環(huán)境中運(yùn)動(dòng)物體影響。

　　當(dāng)機(jī)器人走向室外，面對(duì)復(fù)雜化、非結(jié)構(gòu)化、動(dòng)態(tài)、大面 積環(huán)境時(shí)，機(jī)器人更需要克服復(fù)雜環(huán)境影響，進(jìn)行實(shí)時(shí)的自主 定位與地圖創(chuàng)建才能完成導(dǎo)航任務(wù)。

　　普渡科技自研的 PUDU VSLAM+ 技術(shù)， 自主定位與地圖創(chuàng)建獲得環(huán)境信息更為豐富、適用性強(qiáng)，高動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下絕對(duì)軌 跡誤差大幅減少，顯著提升了在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下的定位精度。

　　傳統(tǒng)的 VSLAM 技術(shù)，涉及復(fù)雜的視覺(jué)計(jì)算及高難度的系 統(tǒng)集成能力，對(duì)產(chǎn)品的速度、功耗、體積、算力等都有極高的 要求。這其中對(duì)于傳感器與算力平臺(tái)的高要求，則阻礙了該技 術(shù)的批量化應(yīng)用。

　　為此，普渡科技基于商用服務(wù)機(jī)器人需求特點(diǎn)，對(duì)算法進(jìn) 行針對(duì)性優(yōu)化，這是 PUDU VSLAM+ 能批量化落地的關(guān)鍵原 因。該方案主要在識(shí)別算法上融合了對(duì)于可見(jiàn)光的識(shí)別和過(guò)濾， 基于一種區(qū)域特征提取方法克服了光強(qiáng)變化情況下的視覺(jué)圖像 特征點(diǎn)提取不足問(wèn)題，進(jìn)一步提升了垂直空間的識(shí)別高度， 目 前適應(yīng)高度可達(dá) 30 米以上。

　　其次，針對(duì)機(jī)器人大范圍作業(yè)，普渡科技還通過(guò)技術(shù)處 理， 降低了 CPU 運(yùn)算資源損耗的同時(shí)， 優(yōu)化了地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 這樣不僅降低了對(duì) CPU 的要求，還節(jié)省了大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空 間，保障了該方案的規(guī)模化落地，讓“歡樂(lè)送 2”等基于 PUDU VSLAM+ 方案的機(jī)器人支持超大場(chǎng)景建圖，目前已在海外 48000 平方米的超大場(chǎng)地實(shí)踐應(yīng)用。

　　目前，PUDU VSLAM+ 技術(shù)仍然在不斷迭代并展現(xiàn)出更 多可能性，例如采用視覺(jué)壓縮點(diǎn)云圖的 VSLAM 技術(shù)還能根據(jù) 作業(yè)場(chǎng)景不同，設(shè)定不同分辨率的結(jié)構(gòu)圖，實(shí)現(xiàn)更立體的場(chǎng)景 建模，打開(kāi)更立體的作業(yè)空間。

　　結(jié)語(yǔ)與未來(lái)

　　作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)載體，服務(wù)機(jī)器人寫(xiě)入“十四五”規(guī)劃，國(guó)家 戰(zhàn)略頂格正推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。

　　當(dāng)前，市場(chǎng)端勞動(dòng)人數(shù)供給不足、用人成本提高，但隨著 機(jī)器人技術(shù)的不斷提高與成熟，具有智能化和集群控制特征的 服務(wù)機(jī)器人對(duì)于企業(yè)效能的提升愈發(fā)明顯。一個(gè)顯而易見(jiàn)的結(jié) 論就是，機(jī)器人成本低于人工成本的拐點(diǎn)將近。

　　在產(chǎn)品市場(chǎng)化過(guò)程中，普渡科技對(duì)于該技術(shù)的應(yīng)用，無(wú)疑 展示了其強(qiáng)大的野心和實(shí)力。

　　據(jù)悉，目前融合 PUDU VSLAM+ 方案的“歡樂(lè)送 2”已在 海外率先上市，擁有更高的性能、更好的功能擴(kuò)展性、環(huán)境適 應(yīng)性和使用可靠性，致力于在更多場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)智能配送，其 PUDU VSLAM+ 方案也會(huì)逐步覆蓋旗下其他主流商用機(jī)器人 產(chǎn)品系列，促進(jìn)服務(wù)機(jī)器人在更多場(chǎng)景的落地。

　　借助 PUDU VSLAM+ 技術(shù)，普渡科技或有望快速具備獨(dú) 特競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)占鰲頭的行業(yè)終局。