機(jī)器人移動(dòng)的一小步，是科技變革的一大步

原標(biāo)題：機(jī)器人移動(dòng)的一小步，是科技變革的一大步

有想過(guò)嗎

為什么不用人工干預(yù)

掃地機(jī)器人可以清潔到各個(gè)角落

博物館內(nèi)的機(jī)器人在室內(nèi)穿梭自如

自動(dòng)駕駛汽車在園區(qū)內(nèi)無(wú)障礙行駛

……

這一切都離不開(kāi) “動(dòng)”——包括精準(zhǔn)定位、快速建圖、路徑規(guī)劃、自動(dòng)避障等在內(nèi)的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)智能。

自從有了人工智能概念之后，人類一直想讓計(jì)算機(jī)擁有“聽(tīng)、說(shuō)、看、動(dòng)”的多種能力，從而讓機(jī)器變得更強(qiáng)大。在前幾期，我們介紹了“看的能力”——視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)《AI應(yīng)用 | 從模仿到超越,視覺(jué)智能下一步會(huì)怎樣進(jìn)化？》、“聽(tīng)的能力”——語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)《AI應(yīng)用 | 語(yǔ)音識(shí)別，讓機(jī)器聽(tīng)懂這個(gè)世界》，這一期介紹“動(dòng)的能力”——導(dǎo)航系統(tǒng)，看看它是如何應(yīng)用到行業(yè)之中的。

不斷學(xué)習(xí)人類的導(dǎo)航系統(tǒng)

在“動(dòng)”方面，機(jī)器人再次借鑒了人類的能力。比如人能從位置A走到位置B，真的靠腿走的？

答案是否定的。因?yàn)椤白摺边@個(gè)動(dòng)作只是行為，走過(guò)去的最核心問(wèn)題是“怎么走？”

這就涉及到：你在哪？目的地是哪？有什么路線可以選擇？

人類是怎么解決這些問(wèn)題的？計(jì)算機(jī)又是如何解決這個(gè)問(wèn)題的？不得不說(shuō)，在人工智能這條道路上，計(jì)算機(jī)一直是先模仿再超越人類。大腦中存在三種“導(dǎo)航細(xì)胞”：

• “位置細(xì)胞(Place cells)” 能繪制所處地點(diǎn)的地圖，當(dāng)經(jīng)過(guò)某地時(shí)，它們能指出所在位置。
• “頭部方向細(xì)胞(head direction cells )”就像一個(gè)指南針，告訴我們?cè)摮膫€(gè)方向前進(jìn)。
• “網(wǎng)格細(xì)胞(grid cells)”則通過(guò)一個(gè)類似航海中使用的經(jīng)緯儀告訴我們已經(jīng)行進(jìn)的距離。

三種“導(dǎo)航細(xì)胞”的合作能準(zhǔn)確帶我們到達(dá)目的地，這也是計(jì)算機(jī)“能動(dòng)”的原理之一。

機(jī)器人導(dǎo)航四步走

對(duì)于計(jì)算機(jī)尤其是機(jī)器人而言，移動(dòng)的原理跟人類相似。移動(dòng)之前，也是自問(wèn)三個(gè)問(wèn)題：“我在哪里？”、“我要去哪？”、“我怎么到達(dá)那里？”

在邏輯上想明白了，就剩下技術(shù)實(shí)現(xiàn)了。

賓夕法尼亞大學(xué)的Vijay Kumar教授曾講過(guò)，任何系統(tǒng)的導(dǎo)航，都由四部分組成：

• 狀態(tài)估計(jì)（State Estimation）：實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位和感知。
• 建圖（Mapping）：建立所在環(huán)境的地圖（如果事先沒(méi)有給地圖的話）。
• 規(guī)劃（Planning）：制定行走的路線。
• 控制（Control）：控制機(jī)器人按照導(dǎo)航走。

從當(dāng)前的發(fā)展情況看，機(jī)器人在特定場(chǎng)景的移動(dòng)已經(jīng)與人類相似。就以機(jī)器人移動(dòng)最復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景——自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，業(yè)內(nèi)也在不斷突破，而在一些固定場(chǎng)景下的銀行、酒店等服務(wù)型機(jī)器人，導(dǎo)航和移動(dòng)也逐漸成熟了。

其實(shí)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的每一部分都有很多方法和技術(shù)。常用的技術(shù)是SLAM（Simultaneous Localization And Mapping，同步建圖與定位），像百度機(jī)器人導(dǎo)航和視覺(jué)解決方案用的就是該技術(shù)。

路徑規(guī)劃考慮是實(shí)現(xiàn)

有了定位和地圖，可以開(kāi)始導(dǎo)航了。就像手機(jī)導(dǎo)航一樣，我們需要知道起點(diǎn)和終點(diǎn)，然后找到一條路。

關(guān)鍵就在“路”的選擇上，需要考慮很多因素。

舉個(gè)例子，人在北京，打算自駕去拉薩。怎么走？?jī)牲c(diǎn)之間直線最短。但是不能這么走，因?yàn)橹本€上可能有河、山、峽谷，汽車開(kāi)不過(guò)去。所以路徑規(guī)劃既要保證路程最短，也必須做到行得通。

機(jī)器人的移動(dòng)也同理，需要考慮全局規(guī)劃（路徑短）和局部規(guī)劃（繞障礙），得到最佳的路徑。最后控制機(jī)器人按照既定路線到達(dá)目的地。

“動(dòng)起來(lái)”讓機(jī)器人更有趣

通過(guò)這種介紹，基本了解現(xiàn)在機(jī)器人“能動(dòng)”的原理了，這也是機(jī)器人的核心能力之一。這與 “聽(tīng)、說(shuō)、看”等其他綜合能力和技術(shù)在一起，才能構(gòu)成完整的“機(jī)器人”的能力。

而百度云也有智能服務(wù)機(jī)器人開(kāi)放平臺(tái)，聚焦在核心技術(shù)賦能，幫助各行各業(yè)的機(jī)器人開(kāi)發(fā)者升級(jí)技術(shù)、降低成本，開(kāi)放軟硬一體化的開(kāi)發(fā)者平臺(tái)，進(jìn)而降低整個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的技術(shù)門檻，提升服務(wù)體驗(yàn)。

當(dāng)前看到的，類似掃地機(jī)器人、大堂答疑機(jī)器人這種能移動(dòng)的服務(wù)型機(jī)器人正進(jìn)入各行各業(yè)，在酒店、餐飲、政務(wù)、零售、銀行、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)景下發(fā)揮著作用，這也是人工智能在行業(yè)中應(yīng)用之一。

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