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激光or视觉,机器人导航定位该选谁?

上传时间:2020-01-13来源:欧洲杯足球网

机器人需要更具场景适用性的导航方案

提到机器人导航定位,很多人首先想到的便是激光雷达。激光雷达作为目前最成熟的三维测量传感器,具有精度高、响应快的优势,已经被广泛的应用于机器人行业,但这种技术也有其无法忽略的问题——成本高、系统可靠性低。


应用于工业机器人的高端雷达,激光雷达的成本已经是机器人厂商成本的重要支出。此外,在功能效果上,由于激光雷达受限于单一的信息采集模式,遇到走廊等相似场景容易出现“假回环”,导致位置丢失,并且在异常位置、开机重启等情况下,激光雷达也很难进行快速准确的重定位。因此,在酒店、室外等场景中,采用激光雷达导航的机器人更容易出错。


如何找到一种成本更低,性能更可靠的机器人导航定位方案,成了很多机器人厂商共同关注的问题。针对这一问题,欧洲杯足球网给出了自己的答案——视觉导航


视觉导航,顾名思义,就是通过视觉摄像头捕捉环境信息,以获取移动物体在空间中所处的位置、方向及其他信息,并通过一定的算法对所获信息进行处理,建立环境地图,进而规划一条最优或近似最优的的无碰触路径,是一种成本更低、场景适用性更强的导航定位方案。



取代、融合,导航方案需要因地制宜

与现阶段广泛应用的激光雷达方案相比,视觉导航依靠立体视觉摄像头采集环境图像,成本无疑要低很多。但视觉导航图像处理本身非常占用计算资源,对算法能力要求极高,同时视觉探测的原理也只是尽可能接近物理探测,因此在精度上仍略有不足,所以在具体使用上要因地制宜,结合场景应用。


欧洲杯足球网独特的视觉导航在工业搬运机器人(AGV)领域具有明显的优势。
成本上,采用3D视觉进行自主定位和避障,无需安装定位激光雷达(或仅使用低成本激光雷达),且后期维护成本低;
易用性上,可在地图上任意规划路径,方便路径切换;
安全和稳定性上,采用3D视觉,信息丰富,导航稳定,避障时不仅可以停障、绕障,还可以负尺度避障(检测坑洼),这点上激光雷达所不能做到的。


欧洲杯足球网研发团队多年深耕研发了包括深度传感器和智能算法的深度视觉系统。视觉系统赋予机器人三维感知能力,体现在AGV上,通过1. 自研专用传感器,2. 独特的三维空间表达方式,3. 海量的工业现场数据,可精确感知周围环境,完成自身的定位、避障、导航等功能。除工业搬运机器人外,深度视觉系统同样体现在机器人抓取、检测、识别等产品应用中。视觉导航更合理的使用方式是与现有激光、里程计等多传感器融合,解决假回环、重定位、深度测量等问题,进一步提高机器人的鲁棒性,满足更为严苛的使用需求。


除此之外,视觉导航还能为机器人带来交互能力的提升。姜文告诉记者,视觉作为最高纬度的感知手段,不仅可以进行测距、导航定位,更可以对事物进行识别和理解,为机器人提供了获取语义地图的能力。


举个简单的例子,扫地机器人在家中工作时,会进入各个房间,遇到各种障碍,结合INDEMIND视觉技术的机器人可以识别出每个房间的用途,同时也识别出各种遗留在地面上的障碍物,结合导航策略,可以有效的避开衣物、线缆、宠物粪便等对机器人造成伤害的物品,同时结合上层语音控制技术,还可以根据主人的命令,自主识别餐厅、厨房甚至餐桌下方等区域,实行指定的清扫任务。可以想象,未来的机器人不再只是效率提高了一些,聪明了一点,而是可以真的具有与人进行基本交互的智能机器人。


那么,视觉如何提醒它的优势呢?
古人云:望穿秋水。今日已是AI时代,机器人的眼睛,虽无秋水之能,然有数据之基,学习之道。未来机器人依此可极尽智能之能事。一般的工业机器人可称之为“盲目”。何也?无双眸耳。


真正的智能,需要赋予机器人眼睛,让机器人看懂、理解世界。
从安全性和稳定性上,视觉导航的信息量更加丰富,对周边环境的感知更加全面。


1. 信息丰富:
常言道,一叶障目,不见泰山。
相对于二维激光雷达,三维视觉不仅可以获取轮廓,还可以获取纹理信息。
什么是维度?一个平面,代表着二维空间;一间房间,表达着立体空间,是为三维,3D相机,可获取一个视野范围内的立体信息,是为三维信息。



平面图(2D)vs立体图(3D)


2. 感知全面:
“不识庐山真面目,只缘身在此山中。”
机器人的感知,难免会出现盲点。人的眼睛也有盲点,但人有双目,配合无比发达的大脑,盲点的影响平时生活中几乎感受不到。而机器所存在的盲点,一旦忽视,则有可能造成安全事故。而三维视觉可以很好的减少机器人的盲点。


2D激光地图 vs. 3D视觉地图


总的来说,与激光雷达方案相比,视觉导航是一个维度更高、成本更低、适用性更强的机器人导航定位方案,未来,随着算力的提升,算力成本的降低,视觉导航方案的成本可以进一步下探;并且伴随研究的深入,视觉导航所带来的环境语义功能日趋完善,具有更高维度交互潜力的智能视觉机器人无疑在面临下一轮竞争时更具优势,因此,可以预见视觉导航方案广阔的发展前景,视觉导航也必将成为机器人导航领域的主流。

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