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移動機器人的發展歷程介紹

對于機器人的幻想，人類早在千年前就已經有了，“機器人”是存在于多種語言和文字的新造詞，它體現了人類長期以來的一種愿望，即渴望創造出一種像人一樣的機器人，代替人們去完成各種工作。從最初的遙控式機器人到目前智能化機器人，機器人相關核心技術已取得了重大突破。如今的機器人即使在人工不干預的情況下也能實現智能移動了。世界上第一臺移動機器人——Shakey “移動”是機器人的重要標志，移動機器人的發展已有幾十年的歷史了。據了解，世界上第一臺能實現移動的機器人叫Shakey，它是由查理·羅森（Charlie Rosen）領導的美國斯坦福研究所（現在稱之為SRI國際）于 1956-1972 年研制而出的，Rosen最初在1963年11月提出了這個機器人構想。并與他的團隊在1965年向DARPA撰寫了一份研究計劃（PDF），詳細敘述了能夠執行偵查任務的智能自動機器人。DARPA最終向研究人員提供了75萬美元資金，相當于現在的580萬美元，來創建Shakey。花費巨額研發的Shakey首次全面應用了人工智能技術，裝備了電子攝像機、三角測距儀、碰撞傳感器以及驅動電機，能簡單解決感知、運動規劃和控制問題。當年Shakey通過無線通信系統由兩臺計算機控制，但當時的計算機運算速度非常緩慢，導致 Shakey需要數小時的時間來感知和分析環境，并規劃行動路徑。在今天看來，機器人Shakey簡單而又笨拙，但它卻是當時將AI應用于機器人中最為成功的案例，證實了許多屬于人工智能領域的嚴肅科學結論，其在實現過程中獲得的成果也影響了很多后續的研究。近些年移動機器人行走技術有了怎樣的蛻變？如今的移動機器人可在復雜環境中快速做出反應，即使在陌生環境中，機器人也能完成自主定位、建圖及路徑規劃，實現智能行走。移動機器人要實現智能行走，離不開可靠的定位導航技術，SLAM作為機器人自主移動的關鍵技術，一直備受業內關注。SLAM是同步定位與地圖構建（Simultaneous Localization And Mapping）的縮寫，最早由Hugh Durrant-Whyte 和 John J.Leonard提出。它被定義為解決“機器人從未知環境的未知地點出發，在運動過程中通過重復觀測到的地圖特征（比如，墻角，柱子等）定位自身位置和姿態，再根據自身位置增量式的構建地圖，從而達到同時定位和地圖構建的目的。 SLAM技術在機器人自主移動中起到了關鍵作用，目前基于SLAM技術的定位導航方式主要有兩種，一種是基于視覺傳感器的VSLAM，另一類是基于激光雷達傳感器的激光SLAM。視覺SLAM專指利用攝相機、Kinect等深度相機來做室內導航和探索。到目前為止，室內的視覺SLAM仍處于研究階段，遠未到實際應用的程度，一方面，編寫和使用視覺SLAM需要大量的專業知識，算法的實時性未達到實用要求，另一方面，視覺SLAM生成的地圖（多數是點云）不能用來做機器人的路徑規劃，需要進一步探索和研究。與視覺SLAM不同的是，激光SLAM技術通過獲取周圍環境的輪廓信息，可構建厘米級精度的地圖，是目前為止最穩定、可靠的SLAM導航方式。近年來，我國研發機器人定位導航技術的企業越來越多，思嵐科技作為該領域的領航者及先行者，已有相對成熟的定位導航技術，以RPLIDAR系列激光雷達作為核心傳感器，同時，配合自主研發的高性能模塊化定位導航系統SLAMWARE，可使機器人實現自主定位、自動建圖、路徑規劃與自動避障，幫助解決機器人自主行走難題。目前，旗下最新一代TOF激光雷達傳感器RPLIDAR S1可完成40m的測量半徑，在遠距離物體條件下，測量精度依舊精準、穩定。并可有效避免環境光與強日光的干擾，實現室外場景的穩定測距與高精度建圖。為了幫助機器人適應多種應用環境，思嵐科技還推出了全新的SLAM 3.0系統，可使機器人在復雜的大場景下也能輕松完成定位導航任務。相比傳統SLAM，升級版的SLAM 3.0系統采用圖優化方式進行構圖，能實現百萬平米級別的地圖構建能力，同時擁有主動式回環閉合糾正能力，能很好消除長時間運行導致的里程累計誤差，成為目前行業中最受歡迎的定位導航方式。經歷了數年的發展，移動機器人已逐漸從人為控制邁向智能化行走，以激光SLAM為核心的定位導航技術正被越來越多的服務機器人企業所應用，如今，在餐廳、酒店、商場等服務領域他們身影依稀可見。

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