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服务机器人未来发展趋势：自主定位导航才是关键
　来自: 甘肃玉宇盛华机械设备有限公司浏览次数:39
随着经济的发展和科技的进步，智能机器人早就不是什么新鲜事物。而室内服务机器人作为新兴发展起来的产业，逐渐成为目前行业的风口浪尖，从最早的扫地机器人开始，家庭陪伴机器人、送餐机器人等陆续进入公众视线。扫地机器人最早走进普通家庭，也受到消费者的普遍追捧。目前普通扫地机器人的智能化程度堪忧，只能依靠随机清扫，无法进行路径规划等等，这样的扫地机器人根本无法被称作“机器人”，仅仅是用来代替人工清扫的“扫地机”罢了。面向B端服务的机器人，其最大的问题还是解决定位导航。常见的方法中，电磁导航简单且比较成熟，成本虽低，但铺设麻烦；利用WiFi、蓝牙、UWB等进行定位，其信号容易衰减，精度差；利用视觉进行导航，长距离高像素处理，速度会变慢，实时性不好。不管什么类型的机器人，只要自主移动，就需要在家庭或其他环境中进行导航定位。假如用金字塔来表示机器人技术，那么定位导航作为最底层技术，正是构建整个机器人的核心关键。如何实现移动机器人在不确定环境中自主定位导航一直都是机器人研究的一大核心课题，行业内对其进行了多年的研究。SLAM（Simultaneous Localization and Mapping，即时定位与地图构建），自1988年被提出以来，主要用于研究机器人移动的智能化。对于完全未知的室内环境，配备激光雷达等核心传感器后，SLAM技术可以帮助机器人构建室内环境地图，助力机器人的自主行走。SLAM构建出的室内地图近日，工信部、发改委、财政部等三部委联合印发了《机器人产业发展规划(年)》，引导我国机器人产业快速健康可持续发展，同时也为“十三五”期间我国机器人产业发展描绘了清晰的蓝图。弧焊机器人、真空(洁净)机器人、全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载AGV、消防救援机器人、手术机器人、智能型公共服务机器人、智能护理机器人十种机器人作为标志性产品被着重提出。其中，智能型公共服务机器人中，特别指出“导航方式采用激光SLAM，最大移动速度0.6m/s，定位精度±100mm，具备自主行走、人机交互、讲解、导引等功能”。可见，激光SLAM的技术优越性，而其进一步发展也获得政策层面的鼓励与支持。激光雷达作为激光SLAM技术的核心传感器，市场份额过去长期被国外公司占据，售价十分昂贵，无法满足服务机器人的使用需求。国内思岚科技公司（SLAMTEC）结合激光三角测距技术与高速视觉采集处理机构，大幅降低了激光雷达成本，并于今年4月推出了最新款激光雷达RPLIDAR A2。这款激光雷达在6米测量半径内，可完成360度全方位扫描，采样次数为每秒4000次，扫描频率高达10Hz并可实现毫米级测量精度。RPLIDAR A2的厚度仅4 cm，是目前最薄的激光雷达，适用于各类服务机器人，特别是对本身空间要求就很紧凑的服务机器人，如安装在扫地机器人顶部等。目前，低成本激光雷达的采样频率通常都是每秒2000次，如果服务机器人行走速度过快或者有人突然出现在其行进路线上，受限于激光雷达较低的采样频率，机器人很难及时发现障碍物，可能会发生碰撞。为避免发生这样的问题，RPLIDAR A2的性能参数也有大幅提升，采样频率由5Hz提升至10Hz，采样次数由每秒2000次提高至4000次。在实际应用时，服务机器人可获得更加密集的采样点，实现对障碍物的快速响应，开展更迅速、更及时的自主避障。激光雷达的其他应用领域，如利用激光雷达进行环境勘探、地图构建时，可获得更加精细的画面；多媒体应用中，超大屏幕的多点触摸将会反应更快、精度更高。RPLIDAR A2 实拍据了解，RPLIDAR A2采用拥有完全自主知识产权的光磁融合技术,机械磨损的难题，大幅降低了激光雷达运转时的噪音，并进一步提升了雷达的稳定性与使用寿命。常规工作环境下，RPLIDAR A2可连续正常工作达数年，完全满足服务机器人长时间、可靠工作的苛刻要求。&值得注意的是，激光雷达也仅仅只是传感器，想要移动机器人在完全陌生的环境中实现智能导航，其背后高精度地图、核心算法才是更重要的影响因素。
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&&&& 扫地机器人行业在高速发展的科技技术支撑下快速的发展，早就已经步入了“智能化”的时代，但大部分民众对于这个行业和产品的认知却依旧停留在随机式产品的阶段，甚至很多人还完全不了解，这样的状态如何能选到好用的产品呢?虽然智能扫地机器人是高科技产品，要完全弄清楚产品的所有内容不是件容易的事情，但掌握以下这五点选购技巧却不是件难事，短时间内做到选对产品用这五大核心技巧就可以了。
　　产品的智能程度由定位导航系统决定
　　首先简单的介绍一下智能扫地机器人的系统，以Proscenic(浦桑尼克)品牌的iPNAS四段式清洁系统为大家解析，一套卓越的清洁系统可分为四个重要且相辅相成的阶段：定位-构图-规划-清扫，从这四大步骤中也能发现，构图及规划都是基于定位而实现的。因此定位的精准度、稳定性是关键中的关键。因此我们很有必要了解一下现已技术成熟的三大定位导航系统及它们的优劣势所在。
　　RPS激光定位系统 激光探头360°不断旋转的过程中可测量扫地机器人与环境距离变化，经过复杂运算得出机器人绝对坐标实现定位。 优点：定位精准;缺点：整体造价高，激光探头在不断旋转过程容易产生损坏，产品的故障率高。
　　vSLAM图像位移定位系统，扫地机器人搭载高清摄像头向上拍摄天花板图像的偏差变化配合复杂的运算及技术实现定位。优点：使用图像定位技术;缺点：图像定位技术对产品的硬件要求、环境特征信息及光线要求高，容易出现定位速度慢且不精准的状况;
　　无线载波室内定位系统，利用三点式导航原理，通过充电座和机器人无线载波探头双重测量距离变化实现定位。这种定位技术是三种技术中唯一一个整体综合实力强的方案，不仅造价低、实现方式简单，而且定位精度高，稳定性强，也正因为此被多个国际大品牌(iRobot艾罗伯特和Proscenic浦桑尼克)所选用。扫地机器人的智能导航系统选择是最重要的，如果忽略了这点你将“智障”扫地机器人，从而继续饱受随机式扫地机器人任性工作之苦。
　　为什么要选择变频电机
　　都知道智能扫地机器人的吸力都是产品的电机所提供，并且吸力的大小很大程度上决定了产品的清洁里。因此电机性能的优劣势至关重要，常见的电机有：无刷电机(数码变频电机)和碳刷电机两种。无刷电机尤其是数码变频电机更值得推荐的主要原因有：具备转速高、吸力大、寿命长、噪音小等优点，以Proscenic品牌所选用的数码变频电机为例，吸力值可大2150Pa，吸尘速率为20000RPM/MIN，24CMF/M3，且能控制工作噪音在70分贝左右。
　　清洁“武器”选购的三大技巧
　　智能扫地机器人的清洁武器主要包含：边刷、吸口/滚刷组件及是否带有拖地功能，选购的技巧只需要围绕这三个方面展开即可。边刷：推荐双边刷可聚拢清洁并增加单次清扫面积，长度6CM左右，材质以柔软度适中的为佳;吸口/滚刷组件：一般来说扫地机器人只会配置单个的浮真空吸口或者浮动滚刷，但单个的方案都有些弊端，真空吸口清洁力不及浮动滚刷，而浮动滚刷却有毛发缠绕的问题，这一方面Proscenic的浮真空吸口和浮动滚刷自主替换的方案值得推荐;
　　拖地功能：很多人任务扫地机器人的拖地功能是鸡肋，但笔者不认同，尤其是国内多以木地板和瓷砖的地面材质为主，有拖地功能才能达到更高标准的清洁。拖地功能的优劣从水箱的容量、渗水方式还有拖布材质决定。水箱容量应该稍大些，渗水方式应控制在匀速的状态，拖布要去污能力强大的。
　　侦测装置及其它感应装置的重要性
　　家庭环境中沙发、柜子……等家具是必须的，扫地机器人要在复杂的环境中自由穿梭完成清洁任务，需要各类感应装置来帮忙，其中防碰撞的侦测装置尤为重要。推荐选择使用红外线侦测装置加仿生超声波雷达装置一起使用的双侦测方案，目前行业内使用双侦测方案的品牌还只有Proscenic这一家。除了防碰撞这个功能，防跌落、防缠绕、爬坡&越障、自动回充……这些实用功能也是一个都不能少的。
　　品牌的选择应掌握的诀窍
　　除了对功能的关注外，品牌的选择也是选购时的重要技巧，选择品牌笔者认为首先要选择老品牌，老品牌技术专业历史长，因此产品功能丰富、性能稳定且售后服务有保障;其次应该选择性价比高的品牌，扫地机器人其实也是消耗类产品且更新换代速度快，高性价比的产品既能满足使用需求，又能省钱，关于高性价比这一点，笔者推荐中国台湾的Proscenic品牌。
责任编辑：祁星晨
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扫地机器人：依托成熟的应用场景，率先实现产业化收藏
既有需求场景的核心是服务机器人在现实中可以找到映射产品，例如学习机之于早教机器人、吸尘器之于扫地机器人等。这类产品是所有产品类型中最容易放量和实现产业化的，原因在于：用户基数广阔、需求明确、用户教育成本低。扫地机器人以智能化扫地作为需求基础，以替换人类劳动，解放双手为切入点，正在全球范围内掀起需求爆发增长的浪潮。相比于人工扫地和吸尘器扫地，扫地机器人的智能性取决于其人工智能技术的先进性，体现在三个方面：一是覆盖率：算法高效，漏扫少，覆盖率高；二是自主清扫能力：辅助清扫按键少，无需人工辅助；三是环境适应与判断能力：根据家具环境做出灵活反映。相比于传统的吸尘器，扫地机器人能够最大化的实现脱离人工控制。而这依赖于寻路导航系统的构建，其中最主要的是定位技术与路径规划方式。在多种参数上，包括清洁化程度、智能化程度、使用功率等，扫地机器人性能均优于吸尘器。近年来扫地机器人价格已降至1000多元，缩小的价差也拉升了扫地机器人的需求。国内扫地机器人产业链的核心在于中游本体制造商。从我国扫地机器人目前的产业链构成来看，上游部件主要是机电设备、电池、主板芯片等零部件行业，中游本体制造中，包括两类企业，一类是自己拥有独立品牌的自主品牌商，另一类是给国外品牌做ODM和OEM代工的企业。下游流通环节中，主要是线下实体店＋线上渠道为主，并且线上渠道目前有超越线下渠道的趋势。目前产业链的核心，仍然掌握在中游的本体制造商手中，尤其是具备自主品牌的本体制造商，享有的议价能力更强。
登录百度帐号目前市面上解决导航定位常见的方法中，电磁导航简单且比较成熟，成本虽低，但铺设麻烦；利用WiFi、蓝牙、UWB等进行定位，其信号容易衰减，精度差；利用视觉进行导航，长距离高像素处理，速度会变慢，实时性不好。
如何实现机器人在不确定环境中自主定位导航一直都是研究的一大核心课题，激光SLAM技术凭借稳定、可靠、高性能等技术优势，成为机器人定位导航的核心技术。
SLAM构建出的室内地图
国内思岚科技（SLAMTEC）推出机器人定位导航开发套件激光雷达RPLIDAR A2与定位导航控制核心技术SLAMWARE，可使机器人实现自主定位、自动建图、路径规划与自动避障。
激光雷达的特点
激光雷达具备独特的优点，如极高的距离分辨率和角分辨率、速度分辨率高、测速范围广、能获得目标的多种图像、抗干扰能力强、比微波雷达的体积和重量小等。这使得激光雷达能精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。SLAMWARE的特点
采用激光SLAM技术，无需预先探明地图，系统启动便可直接在未知环境中进行实时定位，仅需最少5V供电并与激光雷达连接即可工作，D*动态即时路径规划算法，可自主完成路径规划及运动行走的控制，提供高达5cm分辨率的环境地图，不存在误差累加问题。
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