有效的全場(chǎng)景自主移動(dòng)性正賦予機(jī)器人更多解決問題的能力，也使得機(jī)器人能夠步入更多的應(yīng)用場(chǎng)景，從而帶來更大的行業(yè)價(jià)值。

室內(nèi)室外融合場(chǎng)景、室外復(fù)雜工況的移動(dòng)、移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)建和應(yīng)用開發(fā)的難度，一直是局限全場(chǎng)景自主移動(dòng)機(jī)器人在各領(lǐng)域開疆拓土的根本問題。

如今，松靈機(jī)器人宣布推出NAVIS 3D激光自主導(dǎo)航平臺(tái)，以一種更簡(jiǎn)單、更快捷以及更穩(wěn)定的方式，助力移動(dòng)機(jī)器人走向更遠(yuǎn)的未來。
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▍全場(chǎng)景自主導(dǎo)航讓移動(dòng)更輕松

從室內(nèi)走向室外，移動(dòng)機(jī)器人常被應(yīng)用于自主移動(dòng)并完成巡檢、運(yùn)輸?shù)纫幌盗腥蝿?wù)。由于環(huán)境更復(fù)雜，因此需要更精確、更可靠、更穩(wěn)定、更負(fù)責(zé)以及更智能的自主移動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)。但在原先，這需要終端客戶自購軟硬件二次開發(fā)，由于接口通用性問題，帶來許多集成不便以及高昂的開發(fā)和集成成本。

松靈機(jī)器人全新推出的NAVIS 3D激光自主導(dǎo)航平臺(tái)，建立在松靈機(jī)器人穩(wěn)定且優(yōu)越的移動(dòng)機(jī)器人底盤基礎(chǔ)上，不僅能輕松應(yīng)對(duì)復(fù)雜溫度、路況、環(huán)境，還首次實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的自主移動(dòng)性。

機(jī)器人大講堂從松靈機(jī)器人處獲悉，早在2021年的10月份，松靈機(jī)器人便計(jì)劃在底盤優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更大提升，NAVIS 系列產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃便是其嘗試提高“軟”實(shí)力的關(guān)鍵一環(huán)。

在具體參數(shù)上，松靈機(jī)器人此次推出的NAVIS可以說是一款針對(duì)半封閉和全封閉場(chǎng)景的行業(yè)級(jí)移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航產(chǎn)品，除了帶來的±5cm重復(fù)定位精度，±10cm行進(jìn)定位精度，還支持二次定位點(diǎn)輔助定位、路徑點(diǎn)、路徑導(dǎo)航和自主停/避障、自主充電。憑借創(chuàng)新算法，NAVIS能夠建立多點(diǎn)之間的導(dǎo)航路徑，令機(jī)器人能夠沿著路徑自動(dòng)航行。

在導(dǎo)航硬件上，有多個(gè)版本可以選擇，NAVIS以多線激光雷達(dá)/固態(tài)激光雷達(dá)、深度相機(jī)、IMU為主的傳感器實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知，不僅可為機(jī)器人提供360度無盲區(qū)的環(huán)境感知能力，還可實(shí)現(xiàn)障礙物識(shí)別、智能避障、自動(dòng)繞行等智能自主決策和環(huán)境感知。

NAVIS在自主移動(dòng)基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化、場(chǎng)景地圖構(gòu)建與管理、任務(wù)系統(tǒng)管理以及系統(tǒng)管理等功能。根據(jù)用戶需求，底盤車可搭載網(wǎng)絡(luò)模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)NAVIS后臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控看實(shí)時(shí)畫面、3D激光數(shù)據(jù)、行駛速度和剩余電量等移動(dòng)機(jī)器人狀態(tài)。

同時(shí)，NAVIS導(dǎo)航通過采用支持多固態(tài)激光雷達(dá)全拼接感知方案，移動(dòng)平臺(tái)內(nèi)嵌感知硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了全自主開放頂部空間，Camera+Lidar綜合定位及安全防護(hù)，這使得NAVIS平臺(tái)可根據(jù)用戶需求定制導(dǎo)航方案，滿足不同行業(yè)應(yīng)用終端需求。

▍200w超大場(chǎng)景3D建圖

超大場(chǎng)景的地圖構(gòu)建能力是本次NAVIS導(dǎo)航最大的亮點(diǎn)。

通過16線激光雷達(dá)、視覺傳感器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行全面的掃描，生成周圍環(huán)境的輪廓圖，NAVIS導(dǎo)航平臺(tái)最大可構(gòu)建200萬平方米級(jí)別3D地圖。

3D 掃描建圖

在原先進(jìn)行工廠、園區(qū)等超大面積地圖構(gòu)建時(shí)，一般導(dǎo)航系統(tǒng)所面臨的需要往常的做法只能是將多長(zhǎng)地圖進(jìn)行拼接，對(duì)施工效率、部署效率都會(huì)產(chǎn)生極大影響，相較而言，NAVIS無疑具有強(qiáng)大的建圖管理能力。

200萬平方米超大建圖面積

傳統(tǒng)的針對(duì)園區(qū)和大型室外場(chǎng)景的地圖構(gòu)建往往采用的都是采用高精度地圖加上矢量地圖的方案，這對(duì)于邊緣端的算力和算法都要求極高，為了降低邊緣段的算力要求，所以大部分方案上都是采用邊緣端數(shù)據(jù)采集，云端地圖構(gòu)建的方案來進(jìn)行場(chǎng)景的組合銷售，這不僅帶來了數(shù)據(jù)上傳泄密的風(fēng)險(xiǎn)，也為云端服務(wù)采購增加了產(chǎn)品和服務(wù)的成本。

松靈機(jī)器人通過自研算法優(yōu)化了地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃、定位感知對(duì)于算力和功耗的要求，在設(shè)備端實(shí)現(xiàn)地圖構(gòu)建、本地化的存儲(chǔ)，這使得在松靈機(jī)器人在能將所有的算法部署在較低算力平臺(tái)中，為客戶提供高性價(jià)比的產(chǎn)品。此外，客戶也可選擇搭載4G、5G路由器等設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)連接接入到設(shè)備端去獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，一定程度上保證了數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性。

在可靠性方面，通過采用RTK融合、視覺融合、IMU 融合等多重融合算法，松靈機(jī)器人保證了在復(fù)雜環(huán)境激光雷達(dá)失效的情況下，多種傳感器的融合應(yīng)用也可給客戶一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、可靠的定位能力和導(dǎo)航能力，幫助機(jī)器人在戶外環(huán)境中的自主移動(dòng)。

多種傳感器融合應(yīng)用

在建圖效率方面，NAVIS方案中目前最大導(dǎo)航移動(dòng)速度可達(dá)2.5m/s。在一個(gè)路徑里程距約4.4公里的工業(yè)園區(qū)中，松靈一臺(tái)機(jī)器人地圖構(gòu)建僅1.5h-2h內(nèi)便能完成，小范圍園區(qū)從跑圖到建模到簡(jiǎn)單的模擬測(cè)試自主導(dǎo)航數(shù)小時(shí)即可完成，極大的降低維護(hù)和測(cè)試的成本。

▍操作可視化，支持二次開發(fā)拓展

對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人底盤的終端用戶來說，移動(dòng)集成本身的核心價(jià)值在于能自主解決問題的能力，但大部分機(jī)器人與導(dǎo)航系統(tǒng)的結(jié)合都頗為復(fù)雜，松靈NAVIS解決方案很大程度上解決了二次開發(fā)的難度問題。

在原先，場(chǎng)景客戶開發(fā)能夠完成任務(wù)的移動(dòng)機(jī)器人，需要自己購置激光雷達(dá)、傳感器、底盤完成集成，還需要工程人員、軟件工程師、算法工程師開發(fā)一套相對(duì)應(yīng)的定位算法和導(dǎo)航算法，然后交由專業(yè)工程師到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)施和部署。

由于移動(dòng)機(jī)器人與導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合并熟練運(yùn)用涉及到C++、Python、Websocket、SLAM、ROS、UI等各類技術(shù)，整體流程非常繁瑣，對(duì)于機(jī)器人工程人員的開發(fā)能力和應(yīng)用能力都提出了綜合性的挑戰(zhàn)，對(duì)于項(xiàng)目的交付以及成本也都會(huì)帶來巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)，目前在機(jī)器人行業(yè)這樣全面型的人才非常稀缺。

可視化便捷操作

因此，松靈機(jī)器人基于對(duì)移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用的深度理解，，結(jié)合移動(dòng)的的感知、定位、決策、應(yīng)用等各類技術(shù)，構(gòu)建容易上手簡(jiǎn)易交互的“軟”“硬”一體化平臺(tái)，通過將各項(xiàng)功能模塊化、通用化組合，NAVIS平臺(tái)上用戶能夠直接實(shí)現(xiàn)一鍵式操作，客戶只需簡(jiǎn)單培訓(xùn)便可實(shí)現(xiàn)快速部署、實(shí)施和后續(xù)維護(hù)，大大降低了產(chǎn)品的綜合開發(fā)應(yīng)用成本。

一鍵式操作

“假如客戶需要做一個(gè)簡(jiǎn)易的巡檢機(jī)器人，如在項(xiàng)目前期階段，可能需要一個(gè)能夠自主移動(dòng)的機(jī)器人底盤和云臺(tái)相機(jī)就可以了，如果客戶基于NAVIS來做，它不需要做任何的開發(fā)，只用購買我們的底盤和導(dǎo)航系統(tǒng)，并在自己網(wǎng)上購買一個(gè)云臺(tái)相機(jī)，直接安裝到NAVIS軟件系統(tǒng)里就已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，因?yàn)?strong>NAVIS 已經(jīng)集成了很多終端應(yīng)用的模塊，做到了即插即用。”松靈機(jī)器人研發(fā)工程師解釋道。

為了實(shí)現(xiàn)更進(jìn)一步提高應(yīng)用場(chǎng)景的廣泛性和通用性，提高客戶在不同場(chǎng)景中使用自主移動(dòng)機(jī)器人的可能性，NAVIS其實(shí)已適配了常見的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，包括阿克曼、差速、舵輪以及全向輪等運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，可以搭配松靈機(jī)器人全系列不同底盤，適應(yīng)不同工況、不同場(chǎng)景下的導(dǎo)航和定位，保證客戶在不同場(chǎng)景、轉(zhuǎn)彎半徑、運(yùn)動(dòng)效率下，滿足細(xì)分場(chǎng)景應(yīng)用需求，給客戶帶來更多選擇。

兼容松靈機(jī)器人全系底盤

為了進(jìn)一步便于客戶的二次開發(fā)，松靈機(jī)器人的NAVIS軟件提供了適用于各平臺(tái)的API，這些API涵蓋了傳感器的原始數(shù)據(jù)、建圖、定位、導(dǎo)航、任務(wù)下發(fā)、地圖修改等所有功能。基于這些API客戶將自主移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用集成到各種平臺(tái)。正式這些API的存在，可以讓客戶不用去關(guān)注機(jī)器人技術(shù)本身，而是更加關(guān)注在應(yīng)用場(chǎng)景和客戶需求。在提供API的同時(shí)，他們也提供了C++、Python等各種計(jì)算機(jī)語言的的工程開發(fā)案例，以縮短客戶的集成開發(fā)周期。

未來，NAVIS還將會(huì)適配攝像頭等各類不同的插件，讓客戶根據(jù)自己的應(yīng)用場(chǎng)景快速實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單傳感器的替換，實(shí)現(xiàn)更多功能。

▍結(jié)語與未來

“大多數(shù)場(chǎng)景的客戶其實(shí)想要的并不是一個(gè)移動(dòng)底盤，而是一個(gè)具有自主移動(dòng)能力且能解決實(shí)際問題的東西。”松靈機(jī)器人研發(fā)工程師介紹道。

為此，松靈機(jī)器人把底盤的能力和底盤的硬能力和自主導(dǎo)航系統(tǒng)的軟能力組合在一起，實(shí)現(xiàn)了軟硬結(jié)合全棧一體，保證了客戶交付過程中能有更良好的體驗(yàn)，也為更多場(chǎng)景的移動(dòng)機(jī)器人開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

軟硬全棧的交付能力為客戶的持續(xù)服務(wù)帶來更大的可能性。由于機(jī)器人應(yīng)用的場(chǎng)景需求的復(fù)雜度、長(zhǎng)期性等因素，對(duì)于供應(yīng)商的長(zhǎng)期服務(wù)能力、技術(shù)支持能力、售后能力都提出的更高的要求，那么全棧一體的能力為快速的需求響應(yīng)帶來了可能性。

空間的移動(dòng)能力是移動(dòng)機(jī)器人的核心命題，從室內(nèi)走向室外，不僅僅是把一個(gè)雷達(dá)從2D變成3D，也意味更多的技術(shù)需要去克服和挑戰(zhàn)。但是也意味著更大的應(yīng)用空間和可能性。

當(dāng)前，由于開發(fā)難度大，全場(chǎng)景自主移動(dòng)機(jī)器人的開發(fā)還相對(duì)緩慢。但松靈機(jī)器人首次嘗試以一種軟硬件結(jié)合、模塊化、通用化的方式，減輕全場(chǎng)景自主移動(dòng)機(jī)器人的開發(fā)難度，這有望幫助更多集成商和終端客戶，加快移動(dòng)機(jī)器人開發(fā)進(jìn)程，最終打開更多全場(chǎng)景自主移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用可能性。