SLAM技术优势 从思岚科技SLAM3.0说起

SLAM，全稱(chēng)是Simultaneous Localization and Mapping，中文叫即時(shí)定位與地圖構(gòu)建。

簡(jiǎn)單地描述，一個(gè)是建圖，給它一個(gè)固定的環(huán)境。另一個(gè)是定位，在這個(gè)環(huán)境里，知道自己在什么位置，不會(huì)走丟。場(chǎng)景是什么樣呢？如下：

知道“我”在哪里？——餐廳環(huán)境的任何一個(gè)位置。

此刻“我”在什么地方？——餐廳的1號(hào)桌旁。

“我”知道怎么走？——從1號(hào)桌，去到5桌。

從不同的傳感器來(lái)分，SLAM技術(shù)主要可分為激光slam和視覺(jué)slam（VSLAM）兩種，相對(duì)來(lái)說(shuō)，激光slam要比視覺(jué)slam起步更早，在理論、技術(shù)上相對(duì)更成熟。

在商用機(jī)器人市場(chǎng)，核心技術(shù)在于導(dǎo)航方式，從之前的磁條導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航、到現(xiàn)在的SLAM技術(shù)導(dǎo)航。主要從兩方面提升，一方面減少輔助的配件，另一方面提高運(yùn)行的穩(wěn)定性和加強(qiáng)避障效果，其技術(shù)的核心標(biāo)準(zhǔn)，只需從三個(gè)方面判斷，定位、導(dǎo)航、避障，定位準(zhǔn)確，導(dǎo)航通暢，避障靈敏。

目前，SLAM技術(shù)發(fā)展至今已有30多年的歷史了，之前的大部分時(shí)間都是在按部就班的發(fā)展，隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)的不斷升溫，SLAM技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入大眾視野，迎來(lái)了發(fā)展的春天。

在傳統(tǒng)SLAM技術(shù)中，僅僅在建圖環(huán)節(jié)完整應(yīng)用了SLAM，而在導(dǎo)航環(huán)節(jié)受限于技術(shù)，只能做到定位，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建，就必須手動(dòng)更新地圖或保持穩(wěn)固的環(huán)境，這就容易導(dǎo)致機(jī)器人對(duì)動(dòng)態(tài)障礙識(shí)別不靈敏、不準(zhǔn)確。

近幾年來(lái)，SLAM技術(shù)已取得了很大的進(jìn)展，并應(yīng)用于各類(lèi)不同環(huán)境的服務(wù)機(jī)器人中。以思嵐科技的激光SLAM技術(shù)為例，在新冠疫情中使用到的優(yōu)必選智能引導(dǎo)機(jī)器人Cruzr、

達(dá)闥醫(yī)護(hù)助理機(jī)器人Pepper、小笨智能消毒機(jī)器人等均采用了思嵐科技的激光SLAM解決方案。

目前，思嵐科技的SLAM技術(shù)已升級(jí)至3.0版本，與傳統(tǒng)SLAM技術(shù)相比，思嵐科技推出的變革式SLAM 3.0技術(shù)，采用了圖優(yōu)化的方式進(jìn)行地圖的構(gòu)建，能實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)平米級(jí)別的實(shí)時(shí)地圖構(gòu)建能力，同時(shí)擁有主動(dòng)式回環(huán)閉合糾正能力，能很好的消除長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致的里程累計(jì)誤差。

思嵐科技SLAM 3.0 采用SharpEdge精細(xì)化構(gòu)圖技術(shù)，可構(gòu)建高精度、厘米級(jí)別地圖，超高分辨率。同時(shí)，構(gòu)建的地圖規(guī)則、精細(xì)，進(jìn)一步提升了定位的精確性。無(wú)需二次優(yōu)化修飾，能直接滿足用戶預(yù)期。

相比較粒子濾波每次直接將傳感器數(shù)據(jù)更新進(jìn)入柵格地圖進(jìn)行增量式構(gòu)建的做法，基于圖優(yōu)化的SLAM 3.0 摒棄固定的柵格地圖，存儲(chǔ)地圖構(gòu)建過(guò)程中調(diào)整了圖結(jié)構(gòu)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的pose和對(duì)應(yīng)的傳感器信息以及所有關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)建的位姿關(guān)系圖，利用全部的機(jī)器人位姿信息和對(duì)應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)生成環(huán)境地圖。

當(dāng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到已經(jīng)探索過(guò)原環(huán)境時(shí)，SLAM 3.0可依賴(lài)內(nèi)部的拓?fù)鋱D進(jìn)行主動(dòng)式的閉環(huán)檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)了新的閉環(huán)信息后，SLAM 3.0使用Bundle Adjuestment(BA)等算法對(duì)原先的位姿拓?fù)涞貓D進(jìn)行修正（即進(jìn)行圖優(yōu)化），從而能有效的進(jìn)行閉環(huán)后地圖的修正，實(shí)現(xiàn)更加可靠的環(huán)境建圖。即使當(dāng)時(shí)地圖上看誤差較大，SLAM 3.0也可靈活對(duì)已產(chǎn)生的地圖進(jìn)行調(diào)整。

SLAM 3.0在各大場(chǎng)景下地圖構(gòu)建案例

目前，在思嵐科技的最新自主定位導(dǎo)航方案中，均采用了SLAM 3.0圖優(yōu)化，即使面對(duì)各類(lèi)復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，機(jī)器人也能靈活應(yīng)對(duì)。

在激光SLAM技術(shù)領(lǐng)域，思嵐科技是我國(guó)最早從事相關(guān)技術(shù)研發(fā)的企業(yè)，截止目前，思嵐科技的產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于微軟、殼牌、優(yōu)必選、科大訊飛、軟銀等知名企業(yè)的服務(wù)機(jī)器人項(xiàng)目中。未來(lái)，隨著服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)需求的不斷爆發(fā)，思嵐科技的產(chǎn)品將被應(yīng)用于更多服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品中。

目前，激光slam是各大商用機(jī)器人廠商使用最多的一種自主導(dǎo)航方案。但未來(lái)激光SLAM與視覺(jué)slam兩者融合使用將成為今后的趨勢(shì)，也是未來(lái)進(jìn)一步提高機(jī)器人導(dǎo)航避障的方向。