高仙是全球最早從事SLAM技術(shù)研發(fā)和應用探索的公司之一，成立于2013年，5年間，高仙已成功向下游近百家智能機器人終端企業(yè)提供完整的SLAM商用解決方案，并實(shí)現了在國內該領(lǐng)域超過(guò)60%的市場(chǎng)占比，機器人總體運行超過(guò)百萬(wàn)公里。高仙SLAM2.0技術(shù)戰略近期正式對外公布后受到用戶(hù)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)習算法等)進(jìn)行自主定位、建圖，被廣泛應用于低速無(wú)人機、無(wú)人駕駛、機器人應用領(lǐng)域。針對在未知的環(huán)境中運動(dòng)需求，SLAM通過(guò)對環(huán)境的觀(guān)測確定自身的運動(dòng)軌跡，同時(shí)構建環(huán)境地圖，再根據自身位置增量式的構建地圖，完成不同領(lǐng)域產(chǎn)品的路徑規劃功能，從而達到同時(shí)定位和地圖構建的目的。SLAM技術(shù)距今已經(jīng)有30余年的發(fā)展歷史，在以上領(lǐng)域都有較好的應用前景。
傳統SLAM技術(shù)特點(diǎn)與不足
傳統SLAM雖然應用廣泛，但是對于動(dòng)態(tài)環(huán)境的定位建圖能力是有欠缺的，表現在缺乏對應的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分析機制。然而SLAM傳統的技術(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，浪費人力、效率低下，對應用過(guò)程中會(huì )給用戶(hù)造成很大不便，總結來(lái)說(shuō)，傳統SLAM及導航技術(shù)體系存在對復雜環(huán)境的適應能力低下、成本較高、定位精度差等缺陷。
正是為了應對動(dòng)態(tài)環(huán)境沒(méi)有成熟、穩定的解決方案這一現狀，高仙整合傳統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、覆蓋了機器人導航應用需求及功能，尤其在商業(yè)環(huán)境下，針對其動(dòng)態(tài)環(huán)境的高頻變化，SLAM2.0能夠動(dòng)態(tài)地對環(huán)境特征進(jìn)行分析與特征提取，構建完善的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分析機制，并較好的提高系統魯棒性以及識別準確率，完成定位-建圖-導航-重定位-更新動(dòng)態(tài)的螺旋上升系統。
高仙SLAM2.0是什么
高仙SLAM2.0技術(shù)方案顯著(zhù)地提高了SLAM多項關(guān)鍵技術(shù)指標，且將導航環(huán)節涵蓋了進(jìn)來(lái)，從而為用戶(hù)提供了一套完整的機器人自主定位、建圖、導航應用系統，與傳統技術(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)機器人的多傳感器，獲取動(dòng)態(tài)環(huán)境下的數據信息，對環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，并構建動(dòng)態(tài)環(huán)境下完整的平面地圖，從而讓機器人在復雜的環(huán)境下具備自主規劃、組織、自適應能力。在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，機器人將能夠有效規避動(dòng)態(tài)路障(如，移動(dòng)的人等)，而不需要設置固定的路徑；機器人構建動(dòng)態(tài)地圖以時(shí)間序列獲取周?chē)h(huán)境信息，與已構建好的地圖進(jìn)行匹配，并采用深度學(xué)習算法精確確定其在全局地圖中的位置。在技術(shù)應用中，SLAM2.0的算法實(shí)現主要考慮以下幾個(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. 數據關(guān)聯(lián)問(wèn)題——不同的sensor的數據類(lèi)型、時(shí)間戳、坐標系表達方式各有不同，需要統一處理；
4. 定位與構圖問(wèn)題——即如何實(shí)現位姿估計和建模，其中將包括數據計算、物理模型建立以及狀態(tài)估計、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)、智能判斷分析識別，同時(shí)采用構建地圖過(guò)程中歷史數據的不斷更新機制，并利用智能匹配算法以及對匹配結果的綜合分析，來(lái)確定機器人在全局地圖中的位姿，整個(gè)方案實(shí)現性好、響應快速、準確性高，并且，能夠涵蓋從數據化獲取-數據融合-任務(wù)規劃-路徑規劃-運動(dòng)控制-底層執行全過(guò)程。
一般的動(dòng)態(tài)環(huán)境主要通過(guò)測量?jì)蓚�(gè)特征之間的相似程度，具體做法是在兩個(gè)連續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則是在特征比對的基礎上，再利用數據融合方法對動(dòng)態(tài)環(huán)境進(jìn)行建圖與導航，因而大大提高了效率與準確性。
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等多傳感器數據的融合能力，能夠最大程度實(shí)現對動(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到最優(yōu)解。
- 百萬(wàn)平米級建圖能力，室外+室內全場(chǎng)景通用
高仙SLAM2.0實(shí)現了百萬(wàn)平米建圖能力，超業(yè)界平均水平20倍，且能夠覆蓋室內、室外各類(lèi)復雜場(chǎng)景。
- 1cm-3cm高精度定位
基于強大的環(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)機識別、全局定位，達到室內1cm-室外3cm的高精度。
高仙SLAM2.0的應用領(lǐng)域與發(fā)展前景
在機器人配送、陪伴/看護、掃地以及低速駕駛、遠程呈現等場(chǎng)景中，SLAM2.0技術(shù)方案將越來(lái)越具有核心地位，因為這些場(chǎng)景下機器人自主移動(dòng)通常會(huì )存在環(huán)境復雜、粒度細、無(wú)法使用GPS等困難，因此，可以說(shuō)機器人如果要自主移動(dòng)，幾乎只能依賴(lài)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)的趨勢主要有兩個(gè)方向：一是朝著(zhù)輕量化、小型化發(fā)展，利用SLAM2.0在嵌入式或者小型設備上運行，考慮以它為底層功能的應用。另一方面則是利用高性能計算設備，實(shí)現精密的動(dòng)態(tài)三維模型的重建、場(chǎng)景理解等功能，且可以在實(shí)現完美重建場(chǎng)景的同時(shí)，對計算資源與設備便攜性不會(huì )有大限制和高要求，讓用戶(hù)能夠更便捷、更低成本地開(kāi)展各類(lèi)技術(shù)開(kāi)發(fā)及應用。
