如何實(shí)現(xiàn)智能巡檢機(jī)器人與自然和環(huán)境的交互感知學(xué)習(xí)

到2020年，智能服務(wù)機(jī)器人環(huán)境感知、自然交互、自主學(xué)習(xí)、人機(jī)協(xié)作等關(guān)鍵技術(shù)要取得突破，智能服務(wù)機(jī)器人、智能巡檢機(jī)器人實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)及應(yīng)用?！ば挪俊洞龠M(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020年)》。

如何實(shí)現(xiàn)與自然和環(huán)境的交互感知、交互學(xué)習(xí)？給新興的智能巡檢機(jī)器人技術(shù)提出了不小的挑戰(zhàn)。但對(duì)于已經(jīng)在該領(lǐng)域，尤其是從事巡檢機(jī)器人研發(fā)生產(chǎn)已有12年積累沉淀的朗馳欣創(chuàng)來說，這一要求并不算高。

自然導(dǎo)航的再定義：更接近于人的認(rèn)知和判斷

發(fā)明了SLAM算法的Hugh Francis Durrant-Whyte曾提出機(jī)器人在導(dǎo)航中需要解決的三個(gè)一般性問題：

1、Where am I？

2、Where do I want to go？

3、How can I get there？

我在哪兒？我想要去哪兒？我怎么去？——成為了自然導(dǎo)航最初的構(gòu)想理念。

盡管導(dǎo)航方式不斷發(fā)展，但無論是有軌導(dǎo)航、磁導(dǎo)航，還是激光導(dǎo)航，都沒法避開一個(gè)很大的痛點(diǎn)——人工設(shè)置路標(biāo)需要較長的安裝時(shí)間和環(huán)境改造成本。而要解決這個(gè)問題，就需要在環(huán)境地圖未知的情境下，通過更豐富的智能感知系統(tǒng)，借助自然本來具有的環(huán)境特征，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的自定位和導(dǎo)航。盡可能仿照人類的導(dǎo)航邏輯，來解決上述“我在哪兒？我想要去哪兒？我怎么去？”的問題。

在針對(duì)性的改善傳統(tǒng)痛點(diǎn)并解決以上三個(gè)問題方面，自然導(dǎo)航的實(shí)現(xiàn)路徑為：機(jī)器人在未知環(huán)境中某一位置出發(fā)，通過多種仿生、類人化的環(huán)境感知傳感器持續(xù)的判斷所在環(huán)境中各類標(biāo)志物體的自然特征，持續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)集成和融合分析，進(jìn)行自定位的同時(shí)建立連續(xù)的環(huán)境地圖，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航與路徑規(guī)劃，完成導(dǎo)航任務(wù)。

不難發(fā)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)，自然導(dǎo)航優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：

1、無需調(diào)整基礎(chǔ)設(shè)施，無需人工添加標(biāo)記，自然界中有什么，就用什么。大幅提升工作效率；

2、系統(tǒng)柔性高，路徑規(guī)劃更加靈活；

3、環(huán)境適應(yīng)能力大大增強(qiáng)，系統(tǒng)冗余能力大幅提升。

基于以上優(yōu)越性，朗馳欣創(chuàng)在其移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品中搭載了自然導(dǎo)航系統(tǒng)。與此同時(shí)，公司技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)結(jié)合自身優(yōu)勢，對(duì)自然導(dǎo)航的屬性進(jìn)行了創(chuàng)造性的改進(jìn)。

首先，在行業(yè)通用技術(shù)基礎(chǔ)上升級(jí)。在建立原始路徑基礎(chǔ)上，還可隨時(shí)根據(jù)外界環(huán)境變化進(jìn)行靈活的路徑響應(yīng)，如果原有路徑上有障礙物突然出現(xiàn)、消失或移動(dòng)，各類傳感器會(huì)將這種變化反饋給系統(tǒng)中樞，驅(qū)使機(jī)器人重新規(guī)劃最優(yōu)路徑。

其次，與大部分自然導(dǎo)航概念只強(qiáng)調(diào)激光與視覺不同，朗馳欣創(chuàng)的產(chǎn)品對(duì)于自然導(dǎo)航的詮釋甚至還包含了對(duì)于周圍聲音、光線、振動(dòng)頻率的感知，搭載了豐富的自然信息處理系統(tǒng)。

總之，如何讓“自然導(dǎo)航”更接近于人在運(yùn)動(dòng)時(shí)的認(rèn)知和判斷邏輯，從而讓移動(dòng)機(jī)器人夠“活”起來，從“笨小孩”變成“聰明的小孩”，變得更加智能，是朗馳欣創(chuàng)在技術(shù)上尋求探索的根本。

自然導(dǎo)航+人工智能：智能巡檢的核心競爭力

自然導(dǎo)航既然更加先進(jìn)，為什么目前業(yè)界仍未將其作為主流技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用呢？

主要有三大技術(shù)難點(diǎn)：

其一，SLAM的算法非常復(fù)雜；

其二，從二維到三維的跨越較難實(shí)現(xiàn)，從三維到多維信息融合更難實(shí)現(xiàn)；

最后，核心問題還在于，越來越多的環(huán)境，需要多臺(tái)機(jī)器人聯(lián)合作業(yè)，而多機(jī)器人之間的通信拓?fù)?、任?wù)規(guī)劃和地圖融合，這對(duì)于缺乏大環(huán)境下多機(jī)器人協(xié)作經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)來說又是一大難題。

但業(yè)界也不乏成功經(jīng)驗(yàn)。

比如提出工業(yè)4.0的德國，在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域就擁有眾多技術(shù)卓越的廠商，科爾摩根便以其NDC8系統(tǒng)提出使用自然導(dǎo)航技術(shù)而備受業(yè)界關(guān)注。緊隨其后，瑞士Bluebotics也在去年底攜其自然導(dǎo)航技術(shù)全面進(jìn)軍中國市場。

回到國內(nèi)，優(yōu)秀的運(yùn)動(dòng)控制廠商當(dāng)然也不會(huì)坐等國外巨頭將導(dǎo)航市場分食，紛紛拿出自己的看家本領(lǐng)，朗馳欣創(chuàng)作為其中的佼佼者之一，正用其重新定義的“自然導(dǎo)航”沉淀為企業(yè)乃至整個(gè)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的核心競爭力。

目前朗馳欣創(chuàng)的智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)已經(jīng)完全從眾多的概念產(chǎn)品中脫穎而出，完成產(chǎn)品落地與產(chǎn)業(yè)化部署，對(duì)電力、市政、鐵路、發(fā)電、IDC數(shù)據(jù)中心、石油石化等眾多特種行業(yè)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；某墒鞈?yīng)用。在伴隨著類人化的智能程度的同時(shí)，卻具備人所不具有的野外環(huán)境適應(yīng)性、無人管控下的生存能力、貼近行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)能力。自主導(dǎo)航、定位、充電、巡檢、數(shù)據(jù)挖掘已然成為成熟的基礎(chǔ)性標(biāo)配功能。繼而將更大的精力聚焦在數(shù)據(jù)化、智能化與平臺(tái)化的大解決方案上。

在“自然導(dǎo)航+人工智能”雙技術(shù)帶動(dòng)下，朗馳欣創(chuàng)機(jī)器人事業(yè)部CEO谷湘煜預(yù)測，未來的巡檢機(jī)器人會(huì)突破至更豐富的產(chǎn)品形態(tài)，從巡檢向執(zhí)行、處置、檢修、養(yǎng)護(hù)等方面全面擴(kuò)展，將涉及人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、VR、云計(jì)算等前沿技術(shù)，將真正實(shí)現(xiàn)特種環(huán)境的無人化管理。而自然導(dǎo)航技術(shù)將會(huì)成為機(jī)器人發(fā)展的巨大推動(dòng)力量，助力中國工業(yè)4.0持續(xù)騰飛。