技術(shù)干貨，帶你了解SLAM技術(shù)的前世今生

近年來，伴隨移動機(jī)器人在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，SLAM這個“名字”逐漸被更多的人所熟悉，但是SLAM具體是什么、SLAM有哪些應(yīng)用領(lǐng)域、激光SLAM和視覺SLAM哪種方式更有優(yōu)勢等等這些問題卻總是模糊不清。今天，小編就帶大家來詳細(xì)了解一下～

什么是SLAM ？

SLAM英文全稱是 Simultaneous Localization and Mapping，意為即時定位與地圖構(gòu)建。SLAM最早由Smith、Self和Cheeseman于1988年提出，至今已有30余年的發(fā)展歷史。

SLAM它試圖解決這樣的問題：一個機(jī)器人在未知的環(huán)境中運(yùn)動，如何通過對環(huán)境的觀測確定自身的運(yùn)動軌跡，同時構(gòu)建出環(huán)境的地圖。SLAM技術(shù)正是為了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)涉及到的諸多技術(shù)的總和。由于其重要的理論與應(yīng)用價值，被很多學(xué)者認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)真正全自主移動機(jī)器人的關(guān)鍵。

相較于深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)等熱門詞匯，聽過SLAM的人少之又少，是因?yàn)閲鴥?nèi)從事相關(guān)研究的機(jī)構(gòu)更是屈指可數(shù)。直至2015年左右，SLAM才逐漸成為國內(nèi)機(jī)器人和計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的熱門研究方向，在當(dāng)前較為熱門的領(lǐng)域嶄露頭角。

SLAM應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？

機(jī)器人定位導(dǎo)航：SLAM 可用于生成移動機(jī)器人所處環(huán)境的地圖?；谶@個地圖，機(jī)器人執(zhí)行路徑規(guī)劃、自主定位、導(dǎo)航等任務(wù)。

無人駕駛領(lǐng)域：SLAM 技術(shù)可以提供視覺里程計(jì)功能，然后與GPS等其他定位方式相融合。

無人機(jī)領(lǐng)域：SLAM可以構(gòu)建局部地圖，輔助無人機(jī)進(jìn)行自主避障、規(guī)劃路徑。

VR／AR 方面：根據(jù) SLAM 得到地圖和當(dāng)前視角對疊加虛擬物體做相應(yīng)渲染，這樣做可以使得疊加的虛擬物體看起來比較真實(shí)，沒有違和感。

激光SLAM與視覺SLAM

按照傳感器類型來劃分，SLAM分為激光SLAM和視覺SLAM。

激光SLAM

激光SLAM脫胎于早期的基于測距的定位方法（如超聲和紅外單點(diǎn)測距）。激光SLAM的原理是通過激光雷達(dá)采集周圍環(huán)境物體信息呈現(xiàn)出的一系列分散的、具有準(zhǔn)確角度和距離信息的點(diǎn)，被稱為點(diǎn)云。通常激光SLAM系統(tǒng)通過對不同時刻兩片點(diǎn)云的匹配與比對，計(jì)算激光雷達(dá)相對運(yùn)動的距離和姿態(tài)的改變，從而完成對機(jī)器人自身的定位。

視覺SLAM

視覺SLAM又稱為V－SLAM，主要通過攝像頭來實(shí)現(xiàn)。攝像頭品類繁多，主要分為單目、雙目、單目結(jié)構(gòu)光、雙目結(jié)構(gòu)光、ToF幾大類?；谏疃葦z像機(jī)的 V－SLAM，跟激光 SLAM 類似，通過收集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能直接計(jì)算障礙物距離；基于單目、魚眼相機(jī)的 V－SLAM 方案，則利用多幀圖像來估計(jì)自身的位姿變化，再通過累計(jì)位姿變化來計(jì)算距離物體的距離，并進(jìn)行定位與地圖構(gòu)建。

激光SLAM與視覺SLAM比較

一直以來，業(yè)內(nèi)對激光SLAM與視覺SLAM到底誰更勝一籌，誰是未來主流趨勢都有自己的看法。下面從以下幾個角度進(jìn)行簡單對比：

· 技術(shù)發(fā)展

早在 2005 年的時候，激光 SLAM 就已經(jīng)被研究的比較透徹，框架也已初步確定，激光 SLAM是目前最穩(wěn)定、最主流的定位導(dǎo)航方法；視覺SLAM 目前尚處于進(jìn)一步研發(fā)和應(yīng)用場景拓展、產(chǎn)品逐漸落地階段。

· 使用環(huán)境

激光SLAM主要應(yīng)用于室內(nèi)；視覺SLAM在室內(nèi)外均能開展工作，但是對光的依賴度高，在暗處或者一些無紋理區(qū)域無法進(jìn)行工作。

· 地圖精度

兩者相較，激光 SLAM 構(gòu)建的地圖精度高，不存在累計(jì)誤差，且能直接用于定位導(dǎo)航。

當(dāng)然，激光SLAM也有一定的局限性。比如在又長又直、兩側(cè)是墻壁的長廊或是動態(tài)變化大的環(huán)境中，單純依靠激光SLAM容易發(fā)生定位丟失的情況。

不過，針對這樣的問題目前已有成熟的解決方案。如仙知機(jī)器人推出了激光導(dǎo)航移動機(jī)器人產(chǎn)品，支持多種導(dǎo)航方式任意切換，在長廊、高動態(tài)環(huán)境中可自由切換至激光反光板導(dǎo)航或二維碼導(dǎo)航；同時可配合3D相機(jī)檢測地面上的坑洞及立體障礙物，讓移動機(jī)器人安全高效的運(yùn)行。

從中可以發(fā)現(xiàn)，要想讓移動機(jī)器人應(yīng)對各種復(fù)雜的使用場景，激光SLAM與視覺SLAM必將在相互競爭和融合中發(fā)展，多傳感器融合導(dǎo)航必然是未來發(fā)展方向。伴隨移動機(jī)器人核心技術(shù)的解決，將替代人工完成簡單、重復(fù)、勞動量大的繁雜工作，真正為人類服務(wù)。

有關(guān)仙知

上海仙知機(jī)器人科技有限公司，是一家以移動機(jī)器人控制與調(diào)度為核心的高新技術(shù)企業(yè)。作為一站式移動機(jī)器人方案專家，仙知機(jī)器人掌握了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的移動機(jī)器人核心技術(shù)，并在工業(yè)自動化領(lǐng)域內(nèi)擁有豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。仙知機(jī)器人致力于服務(wù)各行業(yè)集成商，并為其提供包括移動機(jī)器人控制、調(diào)度與信息管理在內(nèi)的一站式移動機(jī)器人解決方案。

目前，仙知機(jī)器人的產(chǎn)品、技術(shù)及解決方案已在汽車制造、家電制造、3C電子制造、半導(dǎo)體制造、食品煙草、電商倉儲、安防巡檢、商用服務(wù)、醫(yī)療教育等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

仙知機(jī)器人積極踐行企業(yè)使命—“讓智能創(chuàng)造價值”，不斷堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，并以開放包容、合作共贏的姿態(tài)攜手合作伙伴，最大程度地滿足客戶對產(chǎn)品、技術(shù)與解決方案的高品質(zhì)追求，力爭“成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新者與引領(lǐng)者！”

審核編輯 黃昊宇