SLAM(Simultaneous Localization and Ming),即同時(shí)定位與地圖構(gòu)建,是一種讓機(jī)器人或移動(dòng)設(shè)備在未知環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主定位和地圖創(chuàng)建的技術(shù)。 一、SLAM 導(dǎo)航技術(shù)的原理 1. 傳感器數(shù)據(jù)采集, SLAM 系統(tǒng)通常使用多種傳感器來收集環(huán)境信息,如激光雷達(dá)、攝像頭、慣性測量單元(IMU)等。 激光雷達(dá)通過發(fā)射激光束并測量反射光的時(shí)間來確定周圍物體的距離,能夠提供高精度的距離信息。
里程計(jì)通過測量設(shè)備的運(yùn)動(dòng)距離和方向來估計(jì)位置變化,但會(huì)隨著時(shí)間積累誤差。
特征匹配則是通過識(shí)別環(huán)境中的特征點(diǎn),并與已知地圖中的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配來確定位置。 3. 地圖構(gòu)建
根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和定位信息,系統(tǒng)不斷更新地圖,以反映環(huán)境的變化。 4. 閉環(huán)檢測
可以通過比較當(dāng)前傳感器數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)、檢測特征的重復(fù)出現(xiàn)等方法來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)檢測。 二、SLAM 導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 1. 機(jī)器人領(lǐng)域 自主移動(dòng)機(jī)器人(AMR):用于物流倉儲(chǔ)、工廠自動(dòng)化等場景,能夠自主導(dǎo)航、搬運(yùn)貨物。 服務(wù)機(jī)器人:如清潔機(jī)器人、送餐機(jī)器人等,在室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和服務(wù)。 無人駕駛汽車:SLAM 技術(shù)是無人駕駛汽車實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)之一,能夠構(gòu)建高精度地圖并確定車輛位置。 2. 虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) 室內(nèi)定位:在虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,SLAM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)用戶在室內(nèi)環(huán)境中的精確定位,提供更加真實(shí)的交互體驗(yàn)。 場景重建:通過 SLAM 技術(shù)可以快速構(gòu)建三維場景模型,為虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)內(nèi)容的制作提供基礎(chǔ)。 3. 航空航天領(lǐng)域 無人機(jī)導(dǎo)航:SLAM 技術(shù)可以使無人機(jī)在未知環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和避障,提高飛行安全性和任務(wù)執(zhí)行效率。 衛(wèi)星導(dǎo)航:在衛(wèi)星信號(hào)不可用的情況下,SLAM 技術(shù)可以為航天器提供局部定位和導(dǎo)航信息。 三、SLAM 導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢 1. 多傳感器融合 結(jié)合不同類型的傳感器,如激光雷達(dá)、攝像頭、IMU、GPS 等,提高 SLAM 系統(tǒng)的精度、可靠性和適應(yīng)性。 利用傳感器融合算法,充分發(fā)揮各種傳感器的優(yōu)勢,彌補(bǔ)單一傳感器的不足。 2. 深度學(xué)習(xí)與 SLAM 的結(jié)合 利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)處理傳感器數(shù)據(jù),提高特征提取和匹配的準(zhǔn)確性,增強(qiáng) SLAM 系統(tǒng)的性能。 例如,基于深度學(xué)習(xí)的視覺 SLAM 可以實(shí)現(xiàn)更魯棒的特征檢測和跟蹤,提高定位精度。 3. 實(shí)時(shí)性和魯棒性的提升 隨著計(jì)算能力的不斷提高,SLAM 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性將得到進(jìn)一步提升,能夠滿足更多實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用場景。 同時(shí),通過改進(jìn)算法和優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì),提高 SLAM 系統(tǒng)的魯棒性,使其能夠在復(fù)雜環(huán)境和動(dòng)態(tài)變化的場景中穩(wěn)定運(yùn)行。 4. 大規(guī)模場景的應(yīng)用 隨著 SLAM 技術(shù)的不斷發(fā)展,將能夠處理更大規(guī)模的場景,如城市級(jí)地圖構(gòu)建、大型室內(nèi)空間導(dǎo)航等。
國內(nèi)有許多企業(yè)擁有 SLAM 導(dǎo)航技術(shù),以下是部分相關(guān)企業(yè): 三豐智能:其控股子公司湖北三豐機(jī)器人有限公司所研發(fā)的激光 SLAM 導(dǎo)航技術(shù),是一種高端的自主導(dǎo)航系統(tǒng),能夠在完全沒有輔助定位設(shè)施的陌生環(huán)境中,快速構(gòu)建出環(huán)境的地圖,并實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。
京信智能科技(廣州)有限公司:擁有自主研發(fā)的激光 SLAM 導(dǎo)航技術(shù),產(chǎn)品更先進(jìn)和智能。目前產(chǎn)品已在鋰電、3C、PCB、SMT、醫(yī)藥等行業(yè)為客戶提供服務(wù)。
曠視:在 SLAM(即時(shí)定位與地圖構(gòu)建)和 3D 感知等技術(shù)上具有領(lǐng)先優(yōu)勢,曾獲得世界計(jì)算機(jī)視覺頂級(jí)會(huì)議 CVPR2020 SLAM 挑戰(zhàn)賽雙料冠軍。其激光 SLAM 導(dǎo)航 AMR(自主移動(dòng)機(jī)器人)MegBot-S800 采用了自研的 SLAM 技術(shù),結(jié)合激光雷達(dá)、碼盤、IMU 多傳感器融合技術(shù),可實(shí)現(xiàn)超高精度室內(nèi)連續(xù)定位導(dǎo)航,具備行業(yè)領(lǐng)先的動(dòng)態(tài)環(huán)境適應(yīng)魯棒性。
科沃斯:是國內(nèi)最早同時(shí)擁有 LDS-SLAM 和 V-SLAM 雙導(dǎo)航技術(shù)路線的家用服務(wù)機(jī)器人品牌,2020 年最早將 DTOF 技術(shù)應(yīng)用于家用服務(wù)機(jī)器人建圖導(dǎo)航上,自主研發(fā)的 TrueMing2.0 技術(shù)在建圖導(dǎo)航的效率和精度上相較傳統(tǒng)激光導(dǎo)航技術(shù)有了高達(dá) 4 倍的提升。
邁睿機(jī)器人:自主研發(fā)了 “SLAM + 二維碼” 混合導(dǎo)航解決方案,其中的 AMR-L3 采用了激光 SLAM 導(dǎo)航定位技術(shù),能夠在復(fù)雜的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高精度定位和導(dǎo)航,同時(shí)支持二維碼輔助導(dǎo)航,可適應(yīng)不同環(huán)境的應(yīng)用需求。
SLAM 導(dǎo)航技術(shù)在機(jī)器人、自動(dòng)駕駛、無人機(jī)、AR 等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,還有很多其他企業(yè)也在該技術(shù)領(lǐng)域有所涉及和研究。如果你想了解更多具體信息,可以通過企業(yè)官網(wǎng)、新聞報(bào)道等渠道進(jìn)一步了解。同時(shí),隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,可能會(huì)有新的企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域或現(xiàn)有企業(yè)取得新的技術(shù)突破。