機(jī)器人高效導(dǎo)航定位背后SLAM專用芯片的崛起

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）對(duì)移動(dòng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，導(dǎo)航定位是最基本最核心的功能之一，機(jī)器人自主移動(dòng)能力建立在出色的導(dǎo)航定位基礎(chǔ)上。目前移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用得最廣泛的導(dǎo)航定位技術(shù)無(wú)疑是SLAM技術(shù)。

SLAM技術(shù)是定位與地圖構(gòu)建技術(shù)，其重要的理論與應(yīng)用價(jià)值被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛和全自主移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。小到掃地機(jī)器人，大到自動(dòng)駕駛汽車，無(wú)人自主移動(dòng)設(shè)備近些年的快速發(fā)展加速了SLAM行業(yè)的發(fā)展，為了利用這些市場(chǎng)機(jī)會(huì)，技術(shù)供應(yīng)商正在整合SLAM先進(jìn)軟硬技術(shù)進(jìn)行行業(yè)布局。

機(jī)器人芯片與SLAM

目前機(jī)器人系統(tǒng)中，各種芯片的組合多種多樣，有機(jī)器人專用SoC方案、通用SoC加模組方案以及各種以MCU基礎(chǔ)的組合方案。這些芯片組合構(gòu)筑成機(jī)器人底層硬件基礎(chǔ)，各種強(qiáng)大的功能都建立在這些硬件控制上。

以硬件為基礎(chǔ)，機(jī)器人系統(tǒng)還有一些關(guān)鍵點(diǎn)，如智能算法、傳感器、多機(jī)協(xié)作、協(xié)同控制等。而且隨著人工智能、大模型的快速發(fā)展，現(xiàn)在基于多傳感器的多模態(tài)大模型也開始在機(jī)器人中占據(jù)重要地位。

智能算法加上傳感器就是SLAM的核心，實(shí)現(xiàn)SLAM需要這兩類技術(shù)作為支撐，一是傳感器信號(hào)處理（包括前端處理），二是位姿圖優(yōu)化（包括后端處理），這類技術(shù)與傳感器無(wú)關(guān)取決于后端的算法處理。從傳感器方向上來(lái)看，目前機(jī)器人中的SLAM技術(shù)主要應(yīng)用了視覺SLAM和激光雷達(dá)SLAM兩條技術(shù)路線，兩條技術(shù)路線均有不少落地的機(jī)器人項(xiàng)目，二者也各有優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)在更是在推進(jìn)3D SLAM，2D傳感已經(jīng)無(wú)法滿足日益復(fù)雜的機(jī)器人終端需求，即以3D傳感器為核心，通過(guò)對(duì)激光雷達(dá)/視覺、IMU、里程計(jì)、GPS等各類傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，配置高性能處理器，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人車環(huán)境的建圖以及匹配定位功能。

為了實(shí)現(xiàn)性能更高的SLAM效果，上游的芯片廠商會(huì)自研SLAM算法將算法在芯片層面硬件化，傳感器廠商也有不少做SLAM，與傳感器件打包成整個(gè)導(dǎo)航模塊提供給下游設(shè)備廠商。在這種趨勢(shì)下，將SLAM硬件化的芯片越來(lái)越多。

算法芯片化后的SLAM專用芯片

SLAM專用芯片應(yīng)該說(shuō)解決了目前行業(yè)內(nèi)不少痛點(diǎn)，以往軟件化3D算法＋FPGA或者高性能處理器的方案往往功耗很大，SLAM部分上耗時(shí)也長(zhǎng)。如果涉及復(fù)雜場(chǎng)景，如AMR、無(wú)人機(jī)，各種3D感知的配件BOM高，做傳感器融合也非常復(fù)雜。

將傳感導(dǎo)航算法芯片化后，進(jìn)行單芯片的全集成能夠有效解決目前這些行業(yè)痛點(diǎn)。目前這些產(chǎn)品已經(jīng)有廠商在做，而且相關(guān)芯片產(chǎn)品也比較有代表性。

如銀牛微電子即將推出第二代3D SLAM系統(tǒng)級(jí)芯片NU4500，是集3D視覺感知、AI及SLAM硬件引擎為一體的3D空間計(jì)算系統(tǒng)級(jí)芯片，是目前全球唯一實(shí)現(xiàn)三者合一的單芯片解決方案。

該芯片具備8核高性能CPU，可作為自主移動(dòng)機(jī)器人主控使用，可同時(shí)處理10路攝像頭信息，僅一顆芯片便可實(shí)現(xiàn)多傳感器融合，同時(shí)芯片配置的邊緣端AI算力進(jìn)一步提升，最高可高達(dá) 7.5TOPS，能提供完整的邊緣端深度學(xué)習(xí)算法庫(kù)和解決方案。

專注于機(jī)器人芯片設(shè)計(jì)的一微半導(dǎo)體在SLAM專用系統(tǒng)芯片領(lǐng)域同樣卓有建樹，是少有的同時(shí)能提供慣性導(dǎo)航eSLAM、激光SLAM導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航vSLAM芯片、算法及完整解決方案的芯片商。

目前主推的機(jī)器人SLAM SoC AM890，運(yùn)算速度是通用SoC的3-8倍，整體功耗只有通用SoC的五分之一。該芯片同樣將SLAM算法硬件化，實(shí)現(xiàn)了IP自主研發(fā)，用硬件加速和算法芯片化實(shí)現(xiàn)了GPU和FPGA功能，降低了BOM成本。

小結(jié)

機(jī)器人廠商需要這樣的SLAM專用系統(tǒng)級(jí)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率的建圖定位，而且現(xiàn)在這些芯片的計(jì)算能力也能夠覆蓋復(fù)雜的導(dǎo)航運(yùn)算。隨著機(jī)器人市場(chǎng)的擴(kuò)張以及更多機(jī)器人場(chǎng)景被開發(fā)出來(lái)，市場(chǎng)會(huì)對(duì)SLAM專用系統(tǒng)級(jí)芯片愈發(fā)需要。