技術(shù)干貨 | 為什么說(shuō)SLAM2.0時(shí)代到來(lái)?

高仙是全球最早從事SLAM技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用探索的公司之一，成立于2013年，5年間，高仙已成功向下游近百家智能機(jī)器人終端企業(yè)提供完整的SLAM商用解決方案，并實(shí)現(xiàn)了在國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域超過(guò)60%的市場(chǎng)占比，機(jī)器人總體運(yùn)行超過(guò)百萬(wàn)公里。高仙SLAM2.0技術(shù)戰(zhàn)略近期正式對(duì)外公布后受到用戶及合作伙伴的關(guān)注，究竟SLAM2.0是什么，接下來(lái)為大家詳解。

SLAM技術(shù)通過(guò)智能算法(深度學(xué)習(xí)算法等)進(jìn)行自主定位、建圖，被廣泛應(yīng)用于低速無(wú)人機(jī)、無(wú)人駕駛、機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域。針對(duì)在未知的環(huán)境中運(yùn)動(dòng)需求，SLAM通過(guò)對(duì)環(huán)境的觀測(cè)確定自身的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)構(gòu)建環(huán)境地圖，再根據(jù)自身位置增量式的構(gòu)建地圖，完成不同領(lǐng)域產(chǎn)品的路徑規(guī)劃功能，從而達(dá)到同時(shí)定位和地圖構(gòu)建的目的。SLAM技術(shù)距今已經(jīng)有30余年的發(fā)展歷史，在以上領(lǐng)域都有較好的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)SLAM技術(shù)特點(diǎn)與不足

傳統(tǒng)SLAM雖然應(yīng)用廣泛，但是對(duì)于動(dòng)態(tài)環(huán)境的定位建圖能力是有欠缺的，表現(xiàn)在缺乏對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分析機(jī)制。然而SLAM傳統(tǒng)的技術(shù)缺點(diǎn)主要在于每次重啟的起點(diǎn)位姿是初始點(diǎn)，丟失位姿時(shí)，將人工移動(dòng)到地圖的零點(diǎn)位置，浪費(fèi)人力、效率低下，對(duì)應(yīng)用過(guò)程中會(huì)給用戶造成很大不便，總結(jié)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)SLAM及導(dǎo)航技術(shù)體系存在對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力低下、成本較高、定位精度差等缺陷。

正是為了應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境沒(méi)有成熟、穩(wěn)定的解決方案這一現(xiàn)狀，高仙整合傳統(tǒng)SLAM技術(shù)與領(lǐng)先算法，提出了全新的SLAM2.0技術(shù)方案，即能完成動(dòng)態(tài)環(huán)境下的定位建圖能力，并完整地考慮、覆蓋了機(jī)器人導(dǎo)航應(yīng)用需求及功能，尤其在商業(yè)環(huán)境下，針對(duì)其動(dòng)態(tài)環(huán)境的高頻變化，SLAM2.0能夠動(dòng)態(tài)地對(duì)環(huán)境特征進(jìn)行分析與特征提取，構(gòu)建完善的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分析機(jī)制，并較好的提高系統(tǒng)魯棒性以及識(shí)別準(zhǔn)確率，完成定位-建圖-導(dǎo)航-重定位-更新動(dòng)態(tài)的螺旋上升系統(tǒng)。

高仙SLAM2.0是什么

高仙SLAM2.0技術(shù)方案顯著地提高了SLAM多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，且將導(dǎo)航環(huán)節(jié)涵蓋了進(jìn)來(lái)，從而為用戶提供了一套完整的機(jī)器人自主定位、建圖、導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，這一方案具有顛覆性，因此，高仙將它定義為SLAM2.0。

SLAM2.0通過(guò)機(jī)器人的多傳感器，獲取動(dòng)態(tài)環(huán)境下的數(shù)據(jù)信息，對(duì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并構(gòu)建動(dòng)態(tài)環(huán)境下完整的平面地圖，從而讓機(jī)器人在復(fù)雜的環(huán)境下具備自主規(guī)劃、組織、自適應(yīng)能力。在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，機(jī)器人將能夠有效規(guī)避動(dòng)態(tài)路障(如，移動(dòng)的人等)，而不需要設(shè)置固定的路徑;機(jī)器人構(gòu)建動(dòng)態(tài)地圖以時(shí)間序列獲取周圍環(huán)境信息，與已構(gòu)建好的地圖進(jìn)行匹配，并采用深度學(xué)習(xí)算法精確確定其在全局地圖中的位置。在技術(shù)應(yīng)用中，SLAM2.0的算法實(shí)現(xiàn)主要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

1. 地圖表示問(wèn)題——這一需要根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景需求去抉擇;

2. 信息感知問(wèn)題——通過(guò)多傳感器融合全面地感知環(huán)境;

3. 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問(wèn)題——不同的sensor的數(shù)據(jù)類型、時(shí)間戳、坐標(biāo)系表達(dá)方式各有不同，需要統(tǒng)一處理;

4. 定位與構(gòu)圖問(wèn)題——即如何實(shí)現(xiàn)位姿估計(jì)和建模，其中將包括數(shù)據(jù)計(jì)算、物理模型建立以及狀態(tài)估計(jì)、優(yōu)化等。

基于SLAM2.0進(jìn)行全局動(dòng)態(tài)定位和環(huán)境的自動(dòng)、智能判斷分析識(shí)別，同時(shí)采用構(gòu)建地圖過(guò)程中歷史數(shù)據(jù)的不斷更新機(jī)制，并利用智能匹配算法以及對(duì)匹配結(jié)果的綜合分析，來(lái)確定機(jī)器人在全局地圖中的位姿，整個(gè)方案實(shí)現(xiàn)性好、響應(yīng)快速、準(zhǔn)確性高，并且，能夠涵蓋從數(shù)據(jù)化獲取-數(shù)據(jù)融合-任務(wù)規(guī)劃-路徑規(guī)劃-運(yùn)動(dòng)控制-底層執(zhí)行全過(guò)程。

一般的動(dòng)態(tài)環(huán)境主要通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)特征之間的相似程度，具體做法是在兩個(gè)連續(xù)圖像幀中提取所有可以提取的特征點(diǎn)，這種做法往往會(huì)造成奇異性，SLAM2.0則是在特征比對(duì)的基礎(chǔ)上，再利用數(shù)據(jù)融合方法對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境進(jìn)行建圖與導(dǎo)航，因而大大提高了效率與準(zhǔn)確性。

高仙SLAM2.0關(guān)鍵技術(shù)性能的領(lǐng)先性

? 領(lǐng)先的多傳感器融合算法，同步集成20+主流傳感器

激光、單/雙目視覺(jué)、超聲、防碰撞、防跌落、GPS、紅外、UWB、RFID等多傳感器數(shù)據(jù)的融合能力，能夠最大程度實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境的感知，在精確性、魯棒性、場(chǎng)景分析、避障、建圖面積以及成本方面達(dá)到最優(yōu)解。

? 百萬(wàn)平米級(jí)建圖能力，室外+室內(nèi)全場(chǎng)景通用

高仙SLAM2.0實(shí)現(xiàn)了百萬(wàn)平米建圖能力，超業(yè)界平均水平20倍，且能夠覆蓋室內(nèi)、室外各類復(fù)雜場(chǎng)景。

? 1cm-3cm高精度定位

基于強(qiáng)大的環(huán)境感知和建圖能力，高仙SLAM2.0可在任何地點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)機(jī)識(shí)別、全局定位，達(dá)到室內(nèi)1cm-室外3cm的高精度。

高仙SLAM2.0的應(yīng)用領(lǐng)域與發(fā)展前景

在機(jī)器人配送、陪伴/看護(hù)、掃地以及低速駕駛、遠(yuǎn)程呈現(xiàn)等場(chǎng)景中，SLAM2.0技術(shù)方案將越來(lái)越具有核心地位，因?yàn)檫@些場(chǎng)景下機(jī)器人自主移動(dòng)通常會(huì)存在環(huán)境復(fù)雜、粒度細(xì)、無(wú)法使用GPS等困難，因此，可以說(shuō)機(jī)器人如果要自主移動(dòng)，幾乎只能依賴SLAM2.0。

基于SLAM2.0的新一代技術(shù)方案擁有廣闊的發(fā)展前景，未來(lái)的趨勢(shì)主要有兩個(gè)方向：一是朝著輕量化、小型化發(fā)展，利用SLAM2.0在嵌入式或者小型設(shè)備上運(yùn)行，考慮以它為底層功能的應(yīng)用。另一方面則是利用高性能計(jì)算設(shè)備，實(shí)現(xiàn)精密的動(dòng)態(tài)三維模型的重建、場(chǎng)景理解等功能，且可以在實(shí)現(xiàn)完美重建場(chǎng)景的同時(shí)，對(duì)計(jì)算資源與設(shè)備便攜性不會(huì)有大限制和高要求，讓用戶能夠更便捷、更低成本地開(kāi)展各類技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。

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