一提到服務機械人，你腦海中出現的會是什麼？《超能陸戰隊》中的「萌神」大白？還是《機械人瓦力》中的掃地機械人瓦力？雖然這些機械人都「無所不能」，但回歸到現實，不談炫酷的人臉識別、語音互動這些功能，卻連基本的自主行走（即定位導航）功能都似「奢侈」。要知道服務機械人高質量地完成「任務」離不開準確可靠的定位導航技術。
隨著市場的不斷走高，預計2023年，服務機械人年銷售收入有望超過300億元，市場定位和產業公升級的需求讓導航定位成為刻不容緩的任務，slam（即時定位與地圖構建）作為自主定位導航技術的重要突破口，如何順勢而為？
雷射slam將成主流
對於機械人產業現狀，工業機械人和服務機械人可謂「**兩重天」。上海思嵐科技****ceo陳士凱表示，雖然從工業機械人角度來說，國內還存在諸多短板，如核心元器件、電機、感測器等，但服務機械人領域，國內的晶元廠商、感測器、語音識別等領域都各有所長，發展正逢其時。
對服務機械人來說，能說能看是「大腦」做的事，而導航定位的角色如同「小腦」。「假如用金字塔來表示機械人技術，那麼定位導航可謂構建服務機械人的核心關鍵。傳統的視覺定位導航、gps定位導航、超聲波定位導航等或多或少都有缺憾，日漸勢微。而slam在解決了其運算量巨大、需要pc級別處理器的瓶頸之後，開始乘勢而起。」 陳士凱指出。
據悉，slam技術是機械人在自身位置不確定的條件下，在完全未知環境中建立地圖，同時利用地圖進行自主定位和導航。並且，在實時定位中由於通過機械人運動估計得到的位置資訊通常具有較大的誤差，一般需要使用測距單元探測的周圍環境資訊來更正位置。
在雷射測距、超聲波測距以及影象測距這幾種方式中，雷射雷達憑藉良好的指向性和高度聚焦性，使得雷射雷達+slam技術相結合的雷射slam將成顯性的主流定位導航方式。
業界**，一套slam採集系統一天可採集5萬平方公尺的室內資料，未來5年，將有500億平方公尺的室內空間將以slam技術方式被採集，且會以更高效率滿足不同應用需要。
在前半年我國發布的《機械人產業發展規劃(2016-2023年)》中，特別指出在智慧型公共服務機械人中，「導航方式採用雷射slam，最大移動速度0.6m/s，定位精度±100mm，具備自主行走、人機互動、講解、導引等功能」。可見，雷射slam的技術優越性，加上政策層面的鼓勵與支援，未來的發展潛力可期。
需求著重三大維度
要知道，slam演算法本身是開源的，學術界的研究也持續了近20年，但是在實際應用時，由於計算量巨大，需要配置一台電腦作為處理器，成為限制slam演算法從實驗室走向民用市場最大的瓶頸，因而演算法的改進至關重要。
陳士凱表示，一般slam可分為基於外部感知的環境特徵提取、遞推形式的**和更新演算法以及相應的資料相關技術三個步驟，演算法至關重要。slam以往主流的是 a* 演算法，它的路徑是根據已知地圖，預先規劃好的，一旦機械人前往目的地的過程中遇到了新的障礙物，就只好完全停下來，等待障礙物離開或者重新規劃路徑了。
而思嵐通過自創的d*演算法，即動態啟發式路徑搜尋演算法，可以讓機械人在陌生環境中行動自如，在瞬息萬變的環境中游刃有餘。而通過改善演算法原理和實現的細節，思嵐也成功地將intel的edison處理器固化到其自主定位導航系統slamware中，它只有硬幣大小，非常方便使用者進行整合。
「思嵐方案以自主研發的雷射雷達rplidar作為核心感測器，取樣頻率高達10hz，取樣次數為每秒4000次，是目前低成本雷射雷達範圍內的最高速度。通過slamware內建的先進演算法驅動，可在未知環境中實時提供定位，並構建最高達2cm解析度的環境地圖。」陳士凱強調。
對於客戶的訴求，陳士凱表示側重以下幾個維度：
一是易用性，而客戶不需要額外開發除錯和二次開發，裝上slamware，即可使機械人具有自主定位導航能力，不僅大幅降低研發時間，還可利用slamware提供的通訊介面，結合sdk進行靈活、多樣的功能擴充套件。
二是低成本，使得處在產業初期的服務機械人使用定位導航技術亦沒有成本壓力，而這背後是過硬的演算法支撐。
三是精確度，一些類似的方案需要客戶開機之後花半小時一小時先把位置的地圖定位構建起來才能用，體驗不好，而思嵐的方案可讓服務機械人邊服務邊構建。
此外，由於服務機械人的工作環境都比較複雜，各種感測器資料的分析亦非常重要。
「slamware還支援超聲波、防跌落感測器、碰撞感測器和深度攝像頭資料，利用多種感測器資訊融合，實現更加智慧型、實用的自主運動。同時，slamware可以實現基於雷射特徵識別的回充對接技術，即機械人在移動後不會迷路。」陳士凱強調說。
未來將不斷公升級
目前slam技術已在市場上得到較廣泛的應用，陳士凱笑言在世界機械人大會的服務機械人廠商大多是思嵐的客戶。但隨著服務機械人的內涵式發展和產業的公升級，slam也需要不斷的「進化」才能「共同成長」。
陳士凱認為，服務機械人市場即將爆發，slam將日趨重要，這一技術也將持續拓展：一是目前導航定位方案室內室外不能通用，或只能在平地使用，需不斷改進來適應不同場景。二是導航定位是其基本的功能，未來還將整合更多與應用所需的功能，並通過整合提供交鑰匙方案。三是如今研發是一種方案，但實際工程應用是另一種方案，未來一兩年內或將實現統一。
在業內關注的服務機械人作業系統層面，行業可謂「各行其道」。 「如同早期的電腦業一樣，目前服務機械人各家都用不同的os，對使用者開發來說造成了極大的不便，也不利於產業的發展，未來服務機械人將會有標準的os脫穎而出，成為標配。」陳士凱分析說，「服務機械人對os的要求在於具有機械人相關的功能如語音互動、導航定位等，好用易用，這還需要時間。」
在slam演算法方面不斷精進的思嵐，對未來也有更長遠的規劃。陳士凱表示，思嵐科技年底會發布全新的演算法方案。同時，雷射雷達取樣頻率將達到30-50hz，取樣次數將上公升至每秒10000次以上。未來還將不斷秉承開放和合作的態度，致力於為服務機械人提供交鑰匙的全套解決方案。
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