受限于傳統(tǒng) marker 定位與激光定位的技術方案局限性， 在例如工業(yè)化車間、大型商超、博物館等多元化以及部分半開 放場景中，由于空間大，吊頂高，光環(huán)境多樣，服務機器人的 部署使用問題都會明顯出現(xiàn)。

　　為此，服務機器人頭部企業(yè)一直在嘗試新的技術方案，以 圖快速拿下市場份額。

　　有研究認為，推動服務機器人再進一步的關鍵之一就是基 于 VSLAM(Visual Simultaneous Localization And Mapping) 算法的機器人視覺融合導航技術。

　　得益于計算機技術和傳感器技術的進步，VSLAM 技術可 以幫助“看見”真實，從而讓 AR、自動駕駛、智能機器人等領 域的產(chǎn)品能夠快速實現(xiàn)更優(yōu)秀的自主定位與導航。

　　采取 VSLAM 技術，已經(jīng)為服務機器人場景拓維、打開室 內(nèi)外作業(yè)提供了更多空間。

　　近日，服務機器人頭部企業(yè)普渡科技就成功自研了 PUDUVSLAM+ 方案，這是基于視覺相機所研制的新一代 VSLAM 技 術， 已經(jīng)應用于普渡科技率先在海外發(fā)布的“歡樂送 2”機器人上。

　　PUDU VSLAM+ 技術解析

　　據(jù)悉，率先于海外推出的“歡樂送 2”是行業(yè)內(nèi)首個將 VSLAM 技術大規(guī)模產(chǎn)品化應用的商用服務機器人，旨在實現(xiàn) 在各種場景下的快速部署。

　　PUDU VSLAM+ 技術帶來的實際價值正得到明顯驗證， 在今年的深圳馬拉松上，普渡機器人“歡樂送 2”就亮相室外， 為參賽選手“打 call”。

　　“歡樂送 2”所使用的 PUDU VSLAM+，是 VSLAM 技術的一 種，本質(zhì)上是基于可見光視覺的機器人定位導航與地圖構(gòu)建技 術。其核心方式就是通過圖像傳感器獲取對環(huán)境的感知，實現(xiàn) 對自身位置及姿態(tài)的追蹤， 并同時生成環(huán)境的增量式地圖信息。

　　之所以研發(fā) PUDU VSLAM+ 技術，是因為自主定位和避 障導航一直是實現(xiàn)機器人服務一個非常重要的組成部分。

　　傳統(tǒng) marker 定位與激光定位在當前商用服務機器人應用 上存在痛點，盡管當前部分產(chǎn)品將“marker 定位”和“激光定位” 兩種定位技術進行融合使用，但依然存在貼碼成本高、高空間 難貼碼，并會改變建筑原有裝修，受限于環(huán)境變化定位失準等 痛點。市面上部分商用服務機器人產(chǎn)品也是相同，在高頂、空 曠的場地下無法較好地適配應用。

　　而PUDU VSLAM+ 技術以機器人所配置的頂視攝像機為主， 以IMU、里程計等其他傳感器為輔， 通過視覺圖像與 IMU 數(shù)據(jù)融合，能在場景圖像定量估算幀間相機的運動，快速捕捉 和跟蹤到特征點，獲取場景圖像中障礙物的角點信息并根據(jù)算 法建立索引和模型，從而防止誤差累積，提高定位精度，最終建立高精度地圖，幫助機器人更好判斷自身在環(huán)境中的位置， 并實現(xiàn)高精度導航。

　　目前，服務機器人的需求已經(jīng)越來越廣泛，這不僅要求服 務機器人在靜態(tài)和動態(tài)環(huán)境下保證系統(tǒng)能夠正常定位，還要能 提高系統(tǒng)的精度和魯棒性，PUDU VSLAM+ 技術方案相較而 言也更具優(yōu)勢。

　　由于視覺相機更善于捕捉運動信息，視覺信號抗干擾能力 強，基于 VSLAM 技術的機器人定位方法具有信息量更大、適 應范圍廣的特點， 位姿估計和避障效果顯著， 實際落地優(yōu)勢明顯。

　　基于普渡 PUDU VSLAM+ 方案， 機器人不僅部署無需貼碼， 還具備更高的穩(wěn)定性與場地適應性，這相較大多數(shù)方案減少了 75% 的部署時間，有望助推商用服務機器人的大規(guī)模應用。

　　更多場景可能性

　　作為服務機器人領域一種非常新穎的技術，VSLAM 的成 熟落地是商用機器人領域的重要突破，其意義在于或為半室外 配送打下了重要的基礎。

　　當前市面上大多商用服務機器人產(chǎn)品所搭配的地圖構(gòu)建算 法，主要基于激光雷達掃描水平環(huán)境特征進行地圖構(gòu)建與定位， 更適用于靜態(tài)的環(huán)境，在水平方向存在環(huán)境變化的情況下，這 種方案存在環(huán)境特征匹配失敗的風險，算法的穩(wěn)定性和定位精 度會極大受到環(huán)境中運動物體影響。

　　當機器人走向室外，面對復雜化、非結(jié)構(gòu)化、動態(tài)、大面 積環(huán)境時，機器人更需要克服復雜環(huán)境影響，進行實時的自主 定位與地圖創(chuàng)建才能完成導航任務。

　　普渡科技自研的 PUDU VSLAM+ 技術， 自主定位與地圖創(chuàng)建獲得環(huán)境信息更為豐富、適用性強，高動態(tài)場景下絕對軌 跡誤差大幅減少，顯著提升了在動態(tài)場景下的定位精度。

　　傳統(tǒng)的 VSLAM 技術，涉及復雜的視覺計算及高難度的系 統(tǒng)集成能力，對產(chǎn)品的速度、功耗、體積、算力等都有極高的 要求。這其中對于傳感器與算力平臺的高要求，則阻礙了該技 術的批量化應用。

　　為此，普渡科技基于商用服務機器人需求特點，對算法進 行針對性優(yōu)化，這是 PUDU VSLAM+ 能批量化落地的關鍵原 因。該方案主要在識別算法上融合了對于可見光的識別和過濾， 基于一種區(qū)域特征提取方法克服了光強變化情況下的視覺圖像 特征點提取不足問題，進一步提升了垂直空間的識別高度， 目 前適應高度可達 30 米以上。

　　其次，針對機器人大范圍作業(yè)，普渡科技還通過技術處 理， 降低了 CPU 運算資源損耗的同時， 優(yōu)化了地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)， 這樣不僅降低了對 CPU 的要求，還節(jié)省了大量數(shù)據(jù)存儲空 間，保障了該方案的規(guī)?；涞?，讓“歡樂送 2”等基于 PUDU VSLAM+ 方案的機器人支持超大場景建圖，目前已在海外 48000 平方米的超大場地實踐應用。

　　目前，PUDU VSLAM+ 技術仍然在不斷迭代并展現(xiàn)出更 多可能性，例如采用視覺壓縮點云圖的 VSLAM 技術還能根據(jù) 作業(yè)場景不同，設定不同分辨率的結(jié)構(gòu)圖，實現(xiàn)更立體的場景 建模，打開更立體的作業(yè)空間。

　　結(jié)語與未來

　　作為數(shù)字經(jīng)濟載體，服務機器人寫入“十四五”規(guī)劃，國家 戰(zhàn)略頂格正推動行業(yè)發(fā)展。

　　當前，市場端勞動人數(shù)供給不足、用人成本提高，但隨著 機器人技術的不斷提高與成熟，具有智能化和集群控制特征的 服務機器人對于企業(yè)效能的提升愈發(fā)明顯。一個顯而易見的結(jié) 論就是，機器人成本低于人工成本的拐點將近。

　　在產(chǎn)品市場化過程中，普渡科技對于該技術的應用，無疑 展示了其強大的野心和實力。

　　據(jù)悉，目前融合 PUDU VSLAM+ 方案的“歡樂送 2”已在 海外率先上市，擁有更高的性能、更好的功能擴展性、環(huán)境適 應性和使用可靠性，致力于在更多場景中實現(xiàn)智能配送，其 PUDU VSLAM+ 方案也會逐步覆蓋旗下其他主流商用機器人 產(chǎn)品系列，促進服務機器人在更多場景的落地。

　　借助 PUDU VSLAM+ 技術，普渡科技或有望快速具備獨 特競爭優(yōu)勢，實現(xiàn)獨占鰲頭的行業(yè)終局。