難。
時至今日,多傳感器融合方案在機器人領域,已經成為了關鍵技術。通過將不同類型、不同精度、不同可靠性、不同空間分辨率的傳感器數據進行融合互補,實現信息的冗余,可以全面提升系統的環境感知性能、準確性和魯棒性,這對于行走在現實環境中的機器人而言,其作用至關重要。然而,劍有兩面,它的成本較高問題也困擾著行業。
隨著機器人市場規模增速放緩,機器人的高售價和功能表現不足引發的現實危機越發凸顯,如何降本增效成了廠商們當下階段的關鍵任務。而導航模塊作為機器人關鍵組成之一,很大程度決定了整機成本的下探空間。
降本容易增效難
從技術角度而言,開發低成本的多傳感器融合導航方案并非難事,難的是增效。
目前現有的融合方案大致分為兩種,一種是以單線激光雷達主導+IMU+里程計或其它傳感器的融合方案,采用松/緊耦合方式,有著簡單、成熟的技術優勢,是市面上較為常見的融合技術方案,然而缺點在于,一是環境適應能力較差,對于環境特征單一的長走廊等場景,誤差較高,容易偏離路徑,二是重定位能力差,運行過程中一旦丟失位置,難以重新定位。
另一種是以多線激光雷達為主導的融合方案,與其它傳感器采用松/緊耦合方式組合,得益于多線激光雷達,可獲取到環境物體的三維信息,環境感知能力優秀,有著精度高和穩定性高的特點,然而缺點一是成本很高,二是激光雷達一旦出現故障,會導致整個系統宕機,其他傳感器只做輔助,如雖接入視覺傳感器,但無法識別顏色信息,基本只用于實現避障。
兩種方案都有著各自的優點但缺點也很明顯。前者成本較低,但性能不足,降本卻未增效,且激光雷達的特性又決定它們是“基因”缺陷,短時間內并沒有有效方法解決。后者則是成本高,雖然現在傳感器成本不斷下降,但整體下探空間仍有限。
既然這兩條路桎梏難解,能否另辟蹊徑?隨著視覺技術的迅猛發展,視覺讓人們看到了它的潛力。
INDEMIND作為國內領先的計算機視覺技術公司,率先走出了新路徑。基于獨有的立體視覺技術,設計了以視覺傳感器為主導的標準化、模塊化的多傳感器融合架構,相對于激光融合方案,成本能夠下降60-80%,能夠保證系統精度及穩定性的同時,在功能上亦有著顯著提升。
降算力,提性能,釋放視覺潛力
信息量豐富是視覺的優勢,但也導致對算力要求極高,同時其它的傳感器的接入,系統復雜度提高,算力將會進一步提升。如何解決這個問題,是走通視覺融合方案的前提。
因此,INDEMIND在算法和硬件兩方面,進行了多項改進。算法上,采用增量優化的方式,分段處理,并在區段間建立先驗信息,有效降低了平臺計算壓力,提高計算效率。其次在硬件上,對于視覺處理采用neon加速、GPU加速、DSP加速等方式,提升計算性能,降低算力要求。
為了提高系統性能,INDEMIND擁有獨有的視覺多傳感器融合架構,通過遵循INDEMIND的標準定義接口,可“積木式”快速加入IMU、里程計、激光雷達、GNSS等多種傳感器,通過緊耦合方式組合,對于環境的容忍度更高,能夠保障在部分傳感器出現異常的同時,系統仍能保持正常運行,提高魯棒性。同時,由于傳感器較多,視覺、激光、里程計、IMU等不同傳感器產生的噪點,對于系統的穩定性和精度影響較大,INDEMIND對于各個傳感器的數據,進行了野值判定及剔除,進一步增進系統對于原始傳感器數據的容錯能力,提升最終的穩定性和精度。
此外,為了進一步提升精度,INDEMIND還對系統中的視覺、IMU、里程計等每個傳感器都進行了實時誤差建模、估計及補償,能夠有效保障在實時運行過程中的精度和穩定性。
在解決先天不足問題后,在功能方面也有著大刀闊斧式的升級。
? 獨有融合VSLAM,實時構建地圖,無需預部署
基于INDEMIND融合VSLAM技術,機器人支持全場景二維地圖、三維地圖及語義地圖自主創建,支持地圖動態更新及智能禁區,且建圖精度可達厘米級,達到激光雷達方案同等水平。
而基于實時建圖能力,機器人能夠做到新機器、新場景無需預部署,開機即用,且變更場景后,機器人也能自主更新地圖,無需技術人員參與,大大降低使用成本,提升使用便捷性。
? 靈敏避障,安全無憂
INDEMIND設計了一套系統化的安全決策系統,能夠實時檢測拋物、行人、快速移動物體外,還能夠實時進行潛在風險判斷(行人等),并根據風險分類,提前做出規避策略,實現主動安全,做到了停的住,停的穩,該避就避,該停就停。
? 智能決策引擎,提升智能作業能力
通過將設備端、云端智能決策平臺、大數據平臺三端結合,INDEMIND建立了一套智能決策引擎,能夠支持實現智能避障、主動安全、智能作業、智能交互、智能梯控等多種關鍵功能。同時,基于關鍵數據能夠不斷更新算法模型,持續提升場景處理和問題應對能力。
審核編輯 黃宇
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