作为新一轮产业变革的核心技术,人工智能受到了国家的高度重视,尤其在机器人领域,利好的政策及资本的青睐,使得大大小小的机器人公司如雨后春笋般涌现。其中不乏一些不错的机器人企业,但大多数企业实力仍有很大发展空间,更多的处于攒机阶段。

不久前,国家机器人质量监督检验中心对市场上使用开源操作系统的服务机器人进行集中评测,发现这些机器人存在很多问题:

1.大多机器人采用了未加密的明文方式传输数据,攻击者可轻易获取数据报文,并伪造和篡改这些报文;
2.内置无线AP,利用弱口令漏洞很容易控制报文实现非法控制;
3.激光雷达数据自带用于远程调试的AP,传感器数据暴露无遗,攻击者可轻而易举修改雷达数据;
4.机器人缺乏身份校验机制,构成安全隐患;
5.机器人操作系统采用中心节点通信机制,当中心节点出现问题宕机后,整个系统随之瘫痪。

机器人底盘检测

国家机器人质量监督检验中心(北京)按上图研究路径进行评测

诸如此类的问题单靠开源系统无法全部解决,需要开发者设计一套完善的通信调度机制,避免以上安全隐患,对于有追求的机器人企业则是上层抛弃ROS的通信机制,自己研发机器人的自主导航与避障或者选购市面上已有的成熟定位导航方案,往往这样的公司才会走得更远。

而不是买几个电机和轮子,加上配套的电机驱动器,再整合超声波、雷达、红外等传感器,配上小型PC,跑个开源的ROS,就能进行简单的建图和导航了,殊不知,这只是实验室阶段,离真正的机器人产品还差很大一截。

从目前已拥有定位导航技术的服务机器人上来看,商用服务机器人的自主定位导航技术已趋于成熟,在室内实现行走已基本不是问题了。

对于服务机器人来说,除了语音交互、内容生态等软件层面实现的功能外,其他重要部分都体现在机器人底盘上面,机器人底盘承载着机器人的自主导航及避障等功能,已被作为一个细分品类独立出来,也足以说明它的重要性,机器人底盘的出现,不仅节省了企业的开发时间及成本,还能加速产品的研发,抢占服务机器人高速增长的风口。

市场的爆发取决于多传感器融合进度,机器人底盘的技术壁垒在于,不同场景下的多传感器的融合具有一定的技术门槛。从物理层面上来看,机器人底盘则主要是众多传感器的集成,激光雷达、双目视觉、超声、红外、以及轮毂电机、轮子等必要的悬挂。而如何将物理层面的硬件进行集合,则需要相应的算法和软件等相应技术。

目前,从市场来看,国内机器人市场的规模在不断扩大,对于具有高性能的机器人底盘需求也日趋旺盛。IDC数据预计,2014-2019年全球机器人市场规模的复合增长率达到17%,   按此速度发展,到2019年,全球机器人的市场规模为1354亿美元,成长空间巨大。预计到2020年,年销售收入在300亿元以上,预计2016-2020年复合增长率为71.8%。

智能服务机器人

2017年底,工信部也发布了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020)》,报告表示,到2020年,智能家庭服务机器人、智能公共服务机器人实现批量生产及应用。

市场刚性需求与政策双向推动,加之技术逐渐成熟,服务机器人放量可期。服务机器人产业的兴起基础和条件已经具备,特别是机器人底盘的发展,让越来越多的机器人能实现室内的自主行走。

过去,我国企业大多采用国外的移动底盘产品,价格昂贵,但近年来,随着我国少数几家过硬底盘企业的兴起,越来越多企业开始选择国内的机器人底盘产品,思岚科技就是为数不多的一家。

思岚科技是我国最早推出商用机器人底盘的企业,目前旗下的ZEUS系列底盘产品已广泛应用于餐厅、商场、银行、园区、展会等各类服务场所,在实现机器人的自主导航、避障等功能上具有领先优势,以基于ZEUS底盘研发的Jupiter为例,Jupiter是一台智能广告引导机器人,内置了思岚科技最核心的定位导航技术,拥有自主定位导航避障、智能巡逻、语音交互、视频通话等多种功能。

Jupiter不仅知道自己所在位置,还能知道自己该往哪里去,当然,这一切都离不开高精度地图的帮助。其内置了思岚科技自主研发的高性能定位导航系统SLAMWARE,利用SharpEdge精细化构图技术构建高精度、厘米级别地图,为自主定位导航提供精准的、无需二次修饰的、与用户心理预期建图最贴合的地图数据。在地图构建好后,还能根据区域进行相关的兴趣点、巡逻点、虚拟墙和虚拟轨道等功能的部署。

1.兴趣点

在地图上设置兴趣点(POI),就是对地图上一些具体位置进行详细的标注,可以更加方便的引导人在一个完全陌生的环境里迅速到达目的地。

 机器人底盘兴趣点设置

兴趣点导航

2.设置虚拟墙/虚拟轨道

除了可以设置兴趣点之外,还可以利用软件对Jupiter进行虚拟墙和虚拟轨道设置,加深Jupiter理解环境中的逻辑问题。

在商场使用时,商铺的“外墙”基本上都是玻璃,其次,多楼层之间难免存在楼梯、扶手式电梯等情况。虽然Jupiter身载超声波、防碰撞、防跌落、深度摄像头等传感器,能够有效识别玻璃、镜子等高透材质,应对高低台阶等情况,但是为了确保安全,降低人力看守的时间,用户可利用软件画一道虚拟墙做安全保障,避免意外的发生。

 机器人底盘虚拟墙设置

构建虚拟墙

3.人群围绕防丢失

机器人一旦投入到实际环境中去应用,尤其是商场,人流嘈杂、拥挤、人流量大、不断移动、室内无线设备多干扰多,Jupiter随时会面临被人群围绕完全无法移动的情况,那么,这个时候如何保证机器人时刻“清醒”,不丢失不偏离呢?

 机器人被人群包围

Jupiter被人群包围

当Jupiter被人群完全包围时,首先它会进行智能避障,保证不会碰撞到人。其次,会进行原地旋转,保证地图的不丢失不偏离,实现环境完全变化后的可靠定位。

4.全局重定位

当Jupiter被人为移动位置,出现位姿偏差,除了设置地图或手动调整外,还可以使用重定位功能。在RoboStudio软件上点击“SLAM—重定位”,框选机器人可信区域,即可进入重定位计算,恢复机器人的正确位姿。

5.自主回充

利用激光对桩技术,无须增加额外传感器,实现自主回充。每天工作完成之后,Jupiter能自主回到充电桩进行充电,再次使用只需开启机器,便会自主离开充电桩。

自主定位导航技术是移动服务机器人必不可缺的重要技能,为快速实现服务机器人商用落地,已有越来越多企业选择市面上已有的成熟方案,随着服务机器人应用场景的不断扩展,基于机器人底层应用进行上层开发的需求也越来越强。