機(jī)器人生態(tài)需要行業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)一起幫助，才能進(jìn)行茁壯的成長(zhǎng)。思嵐科技是一家定位于提供機(jī)器人的小腦和眼睛的公司，只是我們?cè)谡麄€(gè)機(jī)器人生態(tài)當(dāng)中是處于核心的解決方案地位。今天，和大家介紹一下這么多年以來(lái)我們的導(dǎo)航定位技術(shù)在實(shí)際機(jī)器人當(dāng)中遇到的挑戰(zhàn)，還有我們思嵐是如何解決的。今天主要的側(cè)重點(diǎn)是在它的可移動(dòng)部分，這其實(shí)也就是順應(yīng)了議程的““萬(wàn)物有靈”，這個(gè)靈在思嵐看來(lái)是它的可移動(dòng)性。

　　自主定位導(dǎo)航技術(shù)成機(jī)器人產(chǎn)品的焦點(diǎn)

　　高交會(huì)上可以看到很多智能機(jī)器人的產(chǎn)品，現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)市面上智能搬運(yùn)機(jī)器人、掃地機(jī)器人、商用機(jī)器人這幾品類(lèi)比較成功，也相信將會(huì)有蓬勃發(fā)展的市場(chǎng)。

　　目前我們把機(jī)器人分成兩大方向。第一個(gè)是專(zhuān)用領(lǐng)域。這類(lèi)機(jī)器人的特點(diǎn)是重點(diǎn)解決某一種功能，它的使用范圍相對(duì)狹窄，但它的應(yīng)用場(chǎng)景和適用性更好，比如說(shuō)智能搬運(yùn)、倉(cāng)儲(chǔ)、巡邏；另外一種是通用領(lǐng)域，更多是使用在家庭、辦公室等場(chǎng)景。這類(lèi)機(jī)器人的特點(diǎn)是它適應(yīng)的場(chǎng)景比較多，成本上要更加符合消費(fèi)市場(chǎng)。從產(chǎn)品形態(tài)看我們把它分為兩種：面向家庭和面向輕商用的。

　　通用領(lǐng)域，比如掃地機(jī)器人這種品類(lèi)，一方面是消費(fèi)品，成本比較敏感；另外它所面向的環(huán)境比較簡(jiǎn)單；很重要的一點(diǎn)，這類(lèi)機(jī)器人可以允許一定的差錯(cuò)。相對(duì)應(yīng)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人，如智能倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人，則更加看重可靠性，對(duì)于成本的需求相對(duì)來(lái)說(shuō)不是那么高，但環(huán)境對(duì)于這些機(jī)器人來(lái)說(shuō)是更為復(fù)雜。

　　如果把做機(jī)器人的目的和產(chǎn)品形態(tài)定義成四個(gè)維度，這四個(gè)維度焦點(diǎn)就是怎么樣能夠?qū)崿F(xiàn)自主定位導(dǎo)航。我們說(shuō)到的這幾種比較成功的機(jī)器人品類(lèi)，在使用環(huán)節(jié)當(dāng)中，自主定位導(dǎo)航占到非常重要的地位。當(dāng)然有很多其他的技術(shù)，比如說(shuō)語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)義識(shí)別和圖像識(shí)別也是非常重要的，思嵐更加關(guān)注的則是智能導(dǎo)航，這也是思嵐重點(diǎn)為這個(gè)領(lǐng)域拓展的方向。

　　激光還是SLAM不重要 工程化產(chǎn)品才是關(guān)鍵

　　思嵐科技，致力于提供自主定位導(dǎo)航解決方案。到現(xiàn)在為止也提供低成本的激光雷達(dá)，當(dāng)然是更側(cè)重在服務(wù)機(jī)器人行業(yè)，以及配套的定位導(dǎo)航系統(tǒng)。以這兩個(gè)為核心，有兩個(gè)應(yīng)用點(diǎn)，一個(gè)解決方案針對(duì)的是各種各樣的機(jī)器人；另外一個(gè)是針對(duì)相對(duì)完整的通用型平臺(tái)。就像商用機(jī)器人要解決的問(wèn)題，陌生環(huán)境下機(jī)器人怎么樣繪制地圖信息，怎么樣繪制位置信息，這也是重要的自主定位導(dǎo)航，或者SLAM技術(shù)解決問(wèn)題。

　　這個(gè)問(wèn)題現(xiàn)在有很多方案，比如說(shuō)行業(yè)中會(huì)經(jīng)常看到到底誰(shuí)占優(yōu)，比如說(shuō)未來(lái)是激光雷達(dá)還是SLAM。思嵐長(zhǎng)久以來(lái)是以激光雷達(dá)為主，它的方式比較成熟，這是基于思嵐方案實(shí)時(shí)地圖繪制的效果。

　　激光方案比較直接，把地圖繪制出來(lái)以后，機(jī)器人就會(huì)了解平面圖，這個(gè)地圖跟我們?nèi)祟?lèi)理解是一樣的。SLAM在這兩年發(fā)展也比較迅猛，這是單路的SLAM方案，用攝像頭也可以進(jìn)行環(huán)境的了解，這種方案目前還在研發(fā)當(dāng)中，但它未來(lái)的潛力是非常大的。

　　對(duì)于一家公司來(lái)說(shuō)，考慮的不是在激光或SLAM我選擇哪一種，更多考慮的是工程化問(wèn)題，這里面很重要的是“80/20原則”，20%是研究核心理論，思嵐是做80%，怎么樣把技術(shù)方案落地，比如成本和可靠性問(wèn)題。所以對(duì)于思嵐來(lái)說(shuō)激光還是vSLAM，這并不重要，重要的是合適的時(shí)間，以合適的成本提供合適的產(chǎn)品。

　　在這里介紹一下我們產(chǎn)品落地的時(shí)候遇到的實(shí)際情況，以及我們?cè)趺唇鉀Q。

　　挑戰(zhàn)一：建圖效果和用戶心理預(yù)期差距SLAM進(jìn)行精細(xì)化建圖

　　SLAM方案，它可以建立地圖，可以讓機(jī)器人自主定位。但是會(huì)有這樣的問(wèn)題，它建立的地圖和人的預(yù)期是有差距的。怎么理解呢？比如人認(rèn)為地圖是怎么樣的，就是畫(huà)面中這樣。這是我們?nèi)怂J(rèn)識(shí)的房屋的平面設(shè)計(jì)圖，我們買(mǎi)到一個(gè)機(jī)器人它能繪制地圖，它畫(huà)的平面圖，就應(yīng)該長(zhǎng)成我們認(rèn)為的這樣。

用戶理想的地圖（適合展示的地圖）

激光的SLAM方案，畫(huà)出來(lái)的地圖

　　那這個(gè)地圖如果展現(xiàn)給用戶，尤其是普通的“小白”用戶，他們會(huì)有點(diǎn)失落，覺(jué)得好像這東西并不怎么樣。所以第一個(gè)問(wèn)題，我們要有進(jìn)行精細(xì)化建圖的方案。

　　什么叫精細(xì)化建圖呢？就是機(jī)器人畫(huà)出來(lái)的地圖是符合我們預(yù)期的，這正是現(xiàn)在思嵐做的東西。畫(huà)面左邊是精細(xì)化地圖的效果，同樣是SLAM的簡(jiǎn)圖，思嵐繪制的地圖在實(shí)際直接工作的時(shí)候就可以繪制出跟人所期待的地圖那樣，是非常完美的，這個(gè)地圖可以直接用于展示，不需要二次的修正。因?yàn)檫@個(gè)不單是后期的處理，在導(dǎo)航內(nèi)部，在實(shí)際建圖的時(shí)候就實(shí)施了精細(xì)化構(gòu)建，這是我們解決的問(wèn)題。

　　這是一個(gè)實(shí)際案例中300平方米的家庭地圖，這個(gè)地圖沒(méi)有做任何的PS，直接從機(jī)器人中拿出來(lái)，可以看到墻壁的邊緣非常規(guī)整，沒(méi)有任何的噪點(diǎn)。這樣的地圖簡(jiǎn)單進(jìn)行修飾，就可以放在手機(jī)APP上，這就是符合用戶預(yù)期的東西。

　　挑戰(zhàn)二：環(huán)境完全變化后的可靠定位

　　第二個(gè)問(wèn)題是重定位的問(wèn)題。重定位有兩個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)是人啟動(dòng)的時(shí)候重定位，還有一種重定位是環(huán)境變化非常多的時(shí)候可靠定位。這里有個(gè)例子，這個(gè)是在今年初展會(huì)上的情況，環(huán)境中有非常多的人，同時(shí)我們要求機(jī)器人在里面跑，這個(gè)例子并不過(guò)分，因?yàn)樽龇?wù)機(jī)器人的，當(dāng)然希望機(jī)器人在這種場(chǎng)景下能很好的進(jìn)行工作。但是你可以看到右邊的圖，激光雷達(dá)探索到這個(gè)環(huán)境，做了非常大的變化。

　　按道理來(lái)說(shuō)，這時(shí)候非常容易出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題，就是定位的偏移。但是看到這個(gè)機(jī)器人在這里面可以長(zhǎng)時(shí)間工作，機(jī)器人在這種場(chǎng)景下連續(xù)被他們折磨了兩天，每天16個(gè)小時(shí)，基本上都不會(huì)出問(wèn)題。這里面涉及到的就是在環(huán)境多變情況下的考驗(yàn)。

　　有些客戶也比較苛刻，在機(jī)器人工作的時(shí)候，把它完全圍住了，讓它24小時(shí)、48小時(shí)連續(xù)不停的運(yùn)作，并且要求不能偏，來(lái)測(cè)試機(jī)器人。這聽(tīng)上去非常不科學(xué)，但是客戶說(shuō)沒(méi)辦法，我們?cè)趯?shí)際場(chǎng)景中就有這樣的環(huán)境，你必須得解決。所以在這里面我們也動(dòng)了一些腦筋，我們是部分解決這樣的問(wèn)題。

　　怎么樣解決呢？就是我們前面說(shuō)的，單靠某一種傳感器它其實(shí)并不能解決所有的問(wèn)題，我把激光的數(shù)據(jù)遮擋了，這種情況下激光不能解決所有問(wèn)題，但是我還有傳感器，所以就用傳感器和建立概率模型解決問(wèn)題。這樣的話，也解決了一個(gè)實(shí)際的案例，這個(gè)對(duì)于做廣大服務(wù)機(jī)器人各位來(lái)說(shuō)是很好的。

　　挑戰(zhàn)三：全局重定位

　　全局重定位，突然讓機(jī)器人根據(jù)場(chǎng)景開(kāi)機(jī)，這個(gè)問(wèn)題行業(yè)中有幾個(gè)解決方案，第一個(gè)是使用UWB，它可以重定位。但是這個(gè)技術(shù)有一個(gè)缺點(diǎn)，必須對(duì)環(huán)境進(jìn)行布置，比如把它放在一個(gè)場(chǎng)景，需要先在商場(chǎng)上很多地方預(yù)埋信標(biāo)，這在成本和部署上有一定的挑戰(zhàn)。還有一種是完全自主重定位，思嵐在這里做的是后者，完全自主重定位，當(dāng)然UWB也是可以支持的。

　　這個(gè)案例中展示的是機(jī)器人在1萬(wàn)多平方米的環(huán)境中進(jìn)行人啟動(dòng)的效果，最終機(jī)器人在這個(gè)環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的判斷，它就可以找到真實(shí)的環(huán)境。在這里面它面向的難點(diǎn)是什么呢？你可以看到這樣一張地圖，其中有非常多的相似性，那怎么樣防止在定位的時(shí)候定位錯(cuò)誤的地方，這個(gè)是有挑戰(zhàn)的。

　　SLAM≠自主定位導(dǎo)航，不解決行動(dòng)問(wèn)題

　　思嵐到現(xiàn)在其實(shí)才解決了機(jī)器人移動(dòng)冰山一角的問(wèn)題，為什么這樣說(shuō)呢？在行業(yè)中SLAM這一概念也是這一兩年被行業(yè)和媒體所熟知的，大家認(rèn)為機(jī)器人解決了SLAM就大功告成了，實(shí)際上SLAM和自主導(dǎo)航定位并掛不上號(hào)的，其實(shí)SLAM不是解決行動(dòng)的問(wèn)題，但是對(duì)于行業(yè)來(lái)說(shuō)更重要是機(jī)器人怎么樣進(jìn)行行動(dòng)的。

　　行動(dòng)是另外一個(gè)故事了，或者無(wú)人駕駛更加關(guān)注行動(dòng)的問(wèn)題，對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)有很多公司可以提供地圖、GPS和定位，對(duì)于他們來(lái)說(shuō)怎樣讓汽車(chē)進(jìn)行行動(dòng)就是它的難點(diǎn)。對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)也是這樣，光有SLAM的地圖和定位還是不夠的，這里面就是導(dǎo)航這部分提供的內(nèi)容。所謂導(dǎo)航是分兩塊，第一塊是路徑規(guī)劃，就像GPS導(dǎo)航規(guī)劃一條路徑，這個(gè)聽(tīng)上去比較簡(jiǎn)單；另外一塊是有了規(guī)劃路徑，我怎么樣控制機(jī)器人去跑，這個(gè)叫做運(yùn)動(dòng)控制。

　　對(duì)于一些特殊行業(yè)，如掃地機(jī)器人行業(yè)，做好的導(dǎo)航算法是非常難的，目前學(xué)術(shù)界沒(méi)有好的解決方案。另外還有一些很細(xì)瑣的東西，機(jī)器人沒(méi)電了怎么充電，這個(gè)事情看上去很簡(jiǎn)單，但是你真的要機(jī)器人自己去做這個(gè)事，你會(huì)發(fā)現(xiàn)里面有很多坑要解決。

　　這里我們提煉了行業(yè)中不同的案例。

　　挑戰(zhàn)四：可靠的障礙物規(guī)避

　　第一個(gè)案例是可靠的障礙物規(guī)避，比如在這個(gè)場(chǎng)景中機(jī)器人在跑，這個(gè)機(jī)器人是三維的，要解決合理的避障，上激光雷達(dá)的話成本都是三四十萬(wàn)。那對(duì)于機(jī)器人行業(yè)怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？比如現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，這是我們客戶在“虐待”機(jī)器人，故意跟它過(guò)不去，擋了它的道，擋好以后把小推車(chē)推到一邊。他們有更加惡劣的測(cè)試，這里面我只放其中相對(duì)比較輕的一個(gè)。目前我們的機(jī)器人通過(guò)激光雷達(dá)、超聲波一些方案來(lái)進(jìn)行避障，但是怎么樣在實(shí)際場(chǎng)景中有可靠的應(yīng)用。

　　還有是玻璃的問(wèn)題，無(wú)論是激光和視覺(jué)都沒(méi)法看到玻璃，但是超聲波可以，但是怎么樣讓機(jī)器人可靠的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。目前思嵐的導(dǎo)航系統(tǒng)不僅僅是激光雷達(dá)，還支持視覺(jué)，像超聲波、毫米波雷達(dá)，物理碰撞，這是我們解決方案都會(huì)支持的傳感器技術(shù)。

　　還有一個(gè)問(wèn)題是理解環(huán)境中的邏輯概念。這個(gè)是什么意思呢？這個(gè)是機(jī)場(chǎng)場(chǎng)景，行人扶梯，電梯在維護(hù)，不希望人進(jìn)去。人看到就知道這邊不能走，如果是機(jī)器人長(zhǎng)得比較矮小，他通過(guò)激光導(dǎo)航發(fā)現(xiàn)這個(gè)扶梯可以走，這個(gè)時(shí)候就犯大錯(cuò)誤。那這個(gè)問(wèn)題我們?cè)诂F(xiàn)實(shí)當(dāng)中怎么解決呢？我們就給它增加虛擬墻和虛擬軌道。

　　除此以外，還有一些實(shí)際的場(chǎng)景，比如說(shuō)多涂層和POI。剛才說(shuō)了地圖的構(gòu)建，思嵐是精細(xì)化構(gòu)圖，但是地圖上沒(méi)有我們?nèi)烁信d趣的東西，比如商場(chǎng)的平面圖，地圖上標(biāo)識(shí)的是每家店鋪的名稱(chēng)，它肯定不是平面圖。所以在軟件上我們會(huì)做很多的修改，比如在地圖上我們?cè)试S加一些興趣點(diǎn)，POI的信息，另外我們也支持多涂層疊加。

　　挑戰(zhàn)五：多樓層適配

　　還有遞送機(jī)器人，多樓層的送遞，場(chǎng)景的自動(dòng)切換，對(duì)電梯的系統(tǒng)怎么樣進(jìn)行改造，另外讓機(jī)器人怎么能感知到是某一個(gè)具體的樓層，這些都是目前導(dǎo)航定位系統(tǒng)中會(huì)遇到的問(wèn)題。這個(gè)是行業(yè)的整合，不單是把導(dǎo)航定位系統(tǒng)做好，還要針對(duì)電梯的通訊協(xié)議，不同樓層之間感應(yīng)到樓層的切換。這些細(xì)節(jié)上來(lái)說(shuō)，還要考慮用戶心理的問(wèn)題，因?yàn)橛袝r(shí)候電梯非常多的人，機(jī)器人進(jìn)去該怎么辦？我們現(xiàn)在也針對(duì)這些出了解決方案。

　　挑戰(zhàn)六：功耗、體積、成本

　　最后一個(gè)問(wèn)題其實(shí)也是我們思嵐最早解決的，就是功耗、體積、成本的問(wèn)題。大家都知道我們思嵐最早是做激光雷達(dá)的，目前我們的A2激光雷達(dá)最新性能，給大家通報(bào)一下，我們目前A2實(shí)現(xiàn)的是16米半徑的測(cè)距，并且測(cè)量平距是行業(yè)內(nèi)4K，今年是8K，并且在體積外觀尺寸上不會(huì)有任何變化。

　　在功耗和體積上，我們都知道導(dǎo)航定位系統(tǒng)很多時(shí)候是需要很強(qiáng)的運(yùn)算性能的，要搞一個(gè)PC處理器才能搞。那這里的一個(gè)問(wèn)題，對(duì)于機(jī)器人來(lái)說(shuō)，商用機(jī)器人其實(shí)問(wèn)題不大，一個(gè)處理器幾百瓦的功耗都能受得了，有些處理器功耗小一點(diǎn)就是十幾二十瓦。但是做一個(gè)掃地機(jī)，或者家用機(jī)器人功耗就受不了了，運(yùn)算性能增加成本也會(huì)貴一些。思嵐目前在行業(yè)內(nèi)相對(duì)比較另類(lèi)的做法，我們是做軟硬件深度整合，它是做到2瓦。

　　這個(gè)是基于帶有激光雷達(dá)和導(dǎo)航定位系統(tǒng)的完整機(jī)器人，這個(gè)機(jī)器人它有個(gè)核心特點(diǎn)，它是使用干電池就可以工作，可以實(shí)現(xiàn)2小時(shí)的連續(xù)工作，這足以可以看到它的低功耗特性。

　　未來(lái)的展望：提取語(yǔ)義信息

　　思嵐現(xiàn)在做的是語(yǔ)音信息的提取，現(xiàn)在我們采用多傳感器融合，所以可以通過(guò)視覺(jué)方式來(lái)做自動(dòng)的標(biāo)注，可以幫助多涂層和POI做智能感知。

　　另外是行業(yè)中的情況，比如基于深度學(xué)習(xí)的路徑規(guī)劃。在這一兩年我們看到很多很多巨頭在做神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，尤其英特爾在芯片這一塊的性能是非常給力的，在功耗和性能上都讓我們非常吃驚，我相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們導(dǎo)航定位這個(gè)領(lǐng)域也會(huì)非常廣泛使用深度學(xué)習(xí)，包括SLAM，以及像路徑規(guī)劃這方面的應(yīng)用。