高仙首创 | 无需贴纸的“顶视视觉定位算法”在数千台服务机器人上规模落地

时间:
2022-02-25
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对于室内服务机器人,实现稳定可靠的定位一直是业界难题。室内意味着卫星定位系统不可用,服务意味着机器人需要在有人生活的、随时会发生变化的环境中工作。

传统的激光SLAM算法,虽然在简单的环境,或对鲁棒性要求不高的场景中能够提供可靠的定位,但一旦面临大型商场、超市、工厂等复杂多变的场景,就时常出现无法可靠定位的情况。

尤其对于清洁机器人,在每个区域都要长时间往返运行,执行覆盖式任务,而不像配送类机器人只需穿行而过,无疑对定位的可靠性提出更高的要求。


高仙首创 | 无需贴纸的“顶视视觉定位算法”在数千台服务机器人上规模落地
服务机器人经常面临复杂多变的场景,例如店铺装修、超市换档导致的环境剧变


高仙IROS论文分享丨适用于变化环境下的长期建图定位系统一文中,我们已经介绍了高仙机器人独创的长期定位与建图方案,该方案通过实时更新地图,能有效应对环境变化。

然而,当机器人面临一夜之间发生的巨大变化,或环境空旷、激光被大量行人遮挡等观测退化情况时,仅通过激光数据,理论上任何方法都无法保证能够在当前轨迹和历史地图之间产生有效约束,也就无法保证在环境变化或退化的场景中长时间稳定定位。此时我们需要探索利用激光之外的传感器模态进行定位。

高仙顶视视觉定位系统 全场景全天候定位

在室内环境中,天花板特征是最稳定的,因此高仙选择在机器上设置顶视相机,提取图像中的纹理信息用于建图定位。基于高仙自研的图像特征提取算法,机器人可以识别室内环境中自然存在的视觉特征,例如常见的管道、方格、曲线、圆灯等,甚至各种不规则形状、不特定高度的装饰物,利用这些特征作为路标计算自身位姿。

高仙的顶视视觉定位方案不需要任何二维码、贴纸等专门部署的标志物,即可实现全场景、全天候的定位,避免了业内常见的二维码定位方案在部署方面的限制,同时也克服了常见的开源视觉SLAM算法易受光照变化影响的缺陷。

高仙的顶视视觉定位系统自首次落地以来,已经历大量场景的验证和持续的技术迭代,成为稳定可靠的室内场景定位方案。

为提高机器人产品的通用性,高仙设计了顶视视觉定位系统和激光定位系统适度耦合的方案,两套定位系统可分别独立工作,也可协同工作。在机器人的任务过程中,只要视觉和激光任何一种模态产生有效匹配,即可对机器的整体定位建立约束,使得机器在复杂多变的环境中能够有效保证定位的准确性。

为进一步简化部署,高仙将顶视视觉定位系统做到完全傻瓜化,用户在初次扫图过程中,无需关注视觉地图的完整性,部署流程与不带顶视相机的早期机型完全相同。

这归功于高仙开发的视觉地图自动更新功能,该功能与高仙激光SLAM长期定位与建图方案一脉相承,能够自动维护顶视视觉地图,当机器运行至顶视地图没有覆盖的区域时自动补全地图,无需人工干预。甚至对于不带顶视相机的机器,只要通过简单改造加装顶视相机,便能即刻启用顶视视觉定位功能,无需再次部署,真正做到即插即用。

规模化落地应用 护航全球数千业务场景

高仙的顶视视觉定位方案已经在Vacuum 40、Scrubber 50等清洁机器人产品上实现规模化落地,为全球数千处业务场景保驾护航。

例如,在商场,顶视视觉方案能有效避免店铺装修、临时摊位等变化导致定位丢失;在展厅,避免环境杂乱多变导致无法有效定位;在超市、工厂、学校、办公楼等各种场景中,高仙机器人都能借助独创的技术方案和完善的算法,长期稳定工作。


高仙首创 | 无需贴纸的“顶视视觉定位算法”在数千台服务机器人上规模落地
高仙的顶视视觉定位算法已服务世界各地

开拓技术边界 为客户创造价值

作为服务机器人领域的领导者和先行者,高仙会持续扩展业务场景,开拓技术边界。我们的愿景是让服务机器人遍布世界的每一个角落,在这个过程中,无疑会遇到从未有人遇到过的困难,面对从未有人回答过的问题,而这些难题,对追求卓越的高仙人是一座宝藏,我们秉持第一性原理,坚信只要人脑能做到的,我们一定能让机器人做到。

一方面,我们给机器人增加更多传感器模态,加强对单一信源退化场景的鲁棒性,另一方面,我们死磕现有模态,绝不以增加信源作为偷懒的解决方式。求真务实,大胆创新,我们珍惜每个现场的极端案例,重视每个客户的使用体验,坚信在为客户创造价值的同时也将实现自身价值,转动数据驱动的技术飞轮的同时也将在历史的飞轮中留下痕迹