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国内外服务机器人感知模块案例分析

2022-05-20 来源:白银农业机械网

国内外服务机器人感知模块案例分析

国内外服务机器人感知模块案例分析波士顿动力致力于研究人工智能仿真,具有高机动性、灵活性和移动速度的先进机器人,公司于2014年被谷歌收购。

波士顿动力Atlas机器人

波士顿动力在2016年2月公布了公司的最新产品人形机器人Atlas的视频,视频中Atlas进行了户外不平整道路的行走、自主定位并搬运盒子、自主稳定和自主站立等任务。虽然功能上还不够完美,但其超强的站立、行走、搬运重物后的协调稳定性基本上已经奠定了人形机器人的新高度。关于Atlas的技术波士顿动力并没有给出官方资料,不能确定Atlas在野外的行走是远程操控还是自主避障,但是根据视频内容和各种网络媒体的解读,首先可以确定的是Atlas头部安装了激光雷达和立体视觉系统(多目摄像头),激光雷达可能和BigDog机器人一样用于跟随引路人,也可能用来自主避障,或是两者兼具;立体视觉系统用来识别二维码,也可能用来自主避障,或是两者兼具。

可编程仿人型机器人NAO

NAO是法国Aldebaran Robotics研发的人形机器人,国内优秀机器人公司优必选的Alpha系列从外形上与NAO颇为相似,优必选也和AR公司合作过,负责NAO的中文系统的开发。用AR公司自己的描述,“NAO是一个惹人喜爱、具有互动性的、能够个人定制的机器人伙伴”,NAO硬件功能齐备,背后还要强大的应用编程平台,能够根据不同的使用需求定制化机器人的特殊功能。最近热门的情感交互型机器人Pepper就是AR公司在NAO的基础上,与软银集团合作设计生产的。

相比于波士顿动力的机器人未来可能会应用于工业、军事领域,NAO机器人未来更多可能会应用在教育、娱乐领域,NAO头部的两个眼睛一个发射激光一个接收反射激光,组成激光雷达,此外额头和嘴分别安装了一个摄像头。

情感交互型机器人Pepper

日本软银和法国Aldebaran Robotics合作开发的情感交互型机器人Pepper,首发1000台1分钟之内就被日本消费者抢购一空。Pepper也配备了多种传感器以实现人机交互的功能:摄像头、红外传感器用来识别人面部表情特征判断使用者情感;位于双眼的固定式激光雷达(激光测距仪)用来在行进的过程中测量障碍物和使用者,并与使用者保持合适的距离;麦克风用来接受使用者的语音信息;触觉传感器用来感受使用者的接触等。

其他自主移动式智能装备

除无人驾驶汽车以及上述智能装备以外,激光雷达在多种移动式智能装备上也起着举足轻重的作用。如激光导航扫地机器人、激光导航AGV小车以及自主移动式手术工具平台等创新型自主移动式智能装备,都是建立在激光雷达测距建模的基础之上,实现了自主移动的功能。

其中,由于扫地机器人面向消费市场,相同品牌下的激光导航扫地机器人和无任何导航方式的随机碰撞式扫地机器人相比,价格一般贵出80%-150%,其普及过程与成本降低的进程高度相关。但路径规划式扫地机器人无论是从清洁效率或清洁质量上都比随机碰撞式扫地机器人高出很多,是未来扫地机器人发展的方向。激光导航技术与同属于路径规划类技术的GPS技术和视觉技术相比,激光导航技术在综合能力上还是略占上风。

4激光雷达迈向产业化,有望打破价格瓶颈

激光雷达的应用领域很广泛,未来所有的智能设备,一旦涉及环境感知,都需要利用激光雷达。目前国际上领先的生产激光雷达的厂商主要有Velodyne、Quanergy、Ibeo、西克(SICK)、北阳机电(Hokuyo)等。其中西克和北阳机电的激光雷达是二维激光雷达,主要用于工业领域和安全防护领域,其他三个厂商生产的激光雷达一般用于三维测距。Velodyne、Quanergy的激光雷达主要用于无人驾驶汽车,Ibeo的激光雷达受限于线型和精度,主要应用于ADAS系统。这三家激光雷达厂商都已经和一些无人驾驶汽车研究机构、车厂或Tier 1的汽车供应商建立了合作关系。Velodyne已经和福特建立了合作关系,并且谷歌无人车、百度无人车和一些高校的无人驾驶汽车研究团队都使用的Velodyne公司的产品;Quanergy已经和汽车电子系统TIER 1供应商德尔福展开合作;Ibeo也与汽车电子系统TIER 1供应商法雷奥有合作关系。

在国外,激光雷达已经成为民用领域的“宠儿”,但市场份额大多被诸如瑞士Leica、加拿大Optech、奥地利Riegl、美国Trimble等老牌测绘企业占据。

相比于国外企业已经具有相对成熟的成型产品,且已经和相关公司展开合作,国内公司在激光雷达的研发和生产上则只是刚刚起步。目前,国内研发生产激光雷达的公司主要有3家:华达科捷和欧镭激光(都是巨星科技子公司)、镭神智能、思岚科技、北醒光子。

激光雷达的下游应用领域核心是无人驾驶汽车、服务机器人、无人机和工业测绘领域等。从目前全球激光雷达企业的下游应用领域分布来看,居多的仍然是智能汽车和机器人领域,传统的测绘领域中,也有一批3D激光扫描仪的企业,转型向更具成长性的机器人和无人驾驶领域。

2016年有望迎来激光雷达的发展元年。按照目前的发展速度,激光雷达率先放量的领域是扫地机器人,核心原因在于扫地机器人的第一代产品已经非常成熟,拥有了核心的用户市场。随着2016年市场上核心厂商都开始加装激光雷达,扫地机器人领域的激光雷达需求有望率先爆发。其次为无人机、室内服务机器人、AR增强产品和无人驾驶汽车。根据我们草根了解的情况,目前国内扫地机器人领域主要的厂商,在新一代的产品中,都利用激光雷达的方式替换了传统的随机碰撞式扫地机器人。科沃斯、银星智能等国内品牌也都开始研发带自动导航系统的产品。

目前, 全世界仅有日本、德国等少数几个企业有能力生产激光雷达,但其价格都不低,百度、谷歌无人汽车采用的激光雷达,成本在2-8万美元,价格几乎与汽车本体相当,一般服务机器人很难承受如此昂贵的元器件。

影响激光雷达价格的主要有两大要素:线束数量和采购量。通常线束越高,激光雷达的价格越高。采购量越大,价格越低。Quanergy公司通过降低线束维度,逐步使用固态激光雷达,让成本降低到了250美元左右,国内企业思岚科技,可以在采购量超过1万台左右的量时,单线束的价格可以降低到1000元以内。随着终端用户的产品放量,激光雷达的产业化将会带动价格打破瓶颈区域。

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