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在所有的slam算法中,基于反光柱的激光slam和基于二维码的视觉slam是落地最彻底的两种slam方法。和磁条、色带等传统导航方式相比较,它们最大的优点就是操作简单、部署灵活,不需要进行复杂的地面施工,就可以短时间内在客户现场应用起来。
到这里,很多人又发现了一个新的问题,实际使用的这些slam算法和我们读的论文算法,好像有很大的不同。就拿激光slam来说,大家学习的时候一般都是各种scan_to_scan、scan_to_map算法,为了提高正确性,有时候还需要加上后端优化以及环回检测,但实际应用中好像很少听说有一种算法可以覆盖所有的场景。所以,今天我们可以正好借这个机会讨论一下slam落地和slam科研之间的区别。
1、稳定是slam落地的第一要求
不过是哪一种算法,我们都可以很容易找出它最佳的应用场景。但是,这种算法的泛化属性怎么样,是不是能够应用在各种客户的场景,这就两说了。通常,slam本身最大的难点,就是如何从扫描的传感器数据中获取特征点,基于这些特征点来进行制图和定位的工作。而这些特征点是不是稳定、可靠的,此时此刻就变得非常关键了。
换个思路,假设自然场景中的特征点都是人工有意设计和部署的,那么是不是应用的难度一下子就降低了很多。因为相同的特征,自然界几乎是不存在的。即使有,我们也可以通过算法、特征、参数配置的方法快速地进行过滤处理,是不是有了这关键的第一步,后面的工作一下子就变得容易起来了。
2、客户场景大多数是一个多变的场景
对于科研的同学来说,场景稳定、光照稳定,这些都是算法能够稳定运行的重要条件。但事实上,客户的场景却又是快速变化的场景。每个客户有自己的主营业务,机器人的参与只是帮助他们来降本增效的,本质上不大可能为这些机器人做太多的改变和修正。所以,对于机器人来说,它就有必要自己来适应这些复杂的客户场景。
以机器人的lidar安装位置来说,如果安装过低,那么不可避免地它会遇到各种各样复杂的场景,人、设备、其他机器人的干扰,这些都是不可避免的。当然,安装位置如果很高,这个时候玻璃、长走廊、白色的围墙,这也会是另外一个麻烦。所以不管哪一种情况,算法上做的预设性条件在现实中并不满足。
3、软件开发成本问题
当前slam开发,在所有的成本之中,软件成本是最大的开支。硬件的成本,一般都是公开透明的,但是软件成本、以及嵌入式功能开发、优化、调试的成本很多时候就是一个无底洞,最后结果如何很多时候还未可知。降低这种成本的方式,最好的办法就是开发通用的slam框架,大家接口一样,算法之间可以彼此替代,只需要进行参数的设置和调整,就可以切换成新的算法继续去运行和处理。
此外,很多时候算法运行的开发板一旦确定之后,基本上算力就固定了。但是客户的需求确实千差万别,实现这些需求确有需要各种各样的算法。有的算力要求低,有的要求却很复杂,如何扩充这些算力,保证软件有足够的算力作为支撑,这也是需要好好考虑的一件事情。
4、多传感器的融合是唯一的办法
很少有一种传感器能覆盖所有的场景。所以实际环境当中,一般都是利用多个传感器的算法,一起参与到最终数据的处理过程当中。该用里程计就用里程计,该用imu就用imu,该用lidar就用lidar,该用图像用图像,一切以机器人稳定运行、项目稳定验收作为最终的考核标准。
5、路径设计也是slam的重要环节
slam归根到底还是一种算法,它需要有效的输入数据和合理的参数,才能产生合适的输出结果。一旦输入的数据质量不高,那就不要期望它的结果很好。而在工厂当中,现场的FAE有必要根据算法的要求、以及过往的经验,找出最合适的robot行走路径来满足这些输入数据的要求。
路好不好、平不平整,slam扫描到的环境是不是特征明显,反光柱部署的位置是不是合理,光源是不是充足,这些都是需要好好考虑的。算法本身是固定的,但是合适的现场部署,通过参数标定和路径优化,才能最大化保持算法的可靠性和稳定性。单靠算法自己,本身除了调参,能做的工作有的时候很有限。
6、两种slam前景
目前使用比较多的slam还是激光slam,它本身更多时候是一个工程问题。也就是说,相关的理论都是很成熟的,主要就是看怎么应用起来。而视觉slam目前为止,还是一个科学问题,如果连稳定的特征点都没有办法实现的话,那本身还有很大的应用门槛。所以,不管是哪一种办法,要想真正落地,有必要最大程度解决特征点稳定性的问题,只有解决了这些问题,才有进一步扩展和应用的可能性。