对于穿梭在人群中的机器人们而言,避障的重要性不言而喻。
随着机器人应用越来越广泛,机器人的作业场景的复杂度在显著增加,与人类的接触也越加密集,这对机器人的避障功能提出了新要求,不仅要更加精准灵敏,还要能够根据场景及障碍物属性的不同,实现智能避障,如根据障碍物的属性信息,进行不同距离的避障动作。
以应用在商超、餐厅等场景下的服务机器人为例,人员密集且流动性大、场景格局复杂是场景的主要特征,机器人作业时不仅要与人频繁交互,还要在密集的流动人群中不断进行动态避障或急停等安全规避动作。要高效完成这些基于环境变化、目标需求产生的实时性任务,现有的避障方案已然左支右绌。
从技术角度来看,目前机器人的避障方案主要是借助激光、TOF、结构光、双目等传感器采集场景内障碍物的点云信息,构建场景栅格地图,然后对障碍物进行避障,此类方案虽然能够满足机器人的避障需求,但也仅仅“刚刚能用”,且传感器也有着多方面缺点:传感器成本高、视场角小(如TOF)、标定参数易受温度等因素影响,长期稳定性不好(如结构光),此外,还缺少智能化交互能力,由于信息量丰富度不足,无法结合深度学习信息进行智能化升级,导致难以实现智能化避障及环境交互。
安全决策,赋予机器人精准避障能力
INDEMIND在开发商用机器人AI Kit的过程中,设计了一套系统化的安全决策体系,不仅实现了智能避障,还拥有主动安全功能。据了解,商用机器人AI Kit是专门面向10—100kg量级的商用机器人自主导航方案,满足商用机器人导航定位、智能避障、路径规划、决策交互等核心功能的开发。
在作业过程中,基于INDEMIND微秒级的安全决策,机器人能够稳定检测各类障碍物,支持低矮障碍物避障(地插、桌椅底座等);高反障碍物避障(玻璃、镜面等);全高障碍物避障(桌面、警戒线等),保障机器人在复杂环境下安全运行。
在实际场景中,动态事件频发,机器人的“临机判断”能力至关重要。搭载INDEMIND商用机器人AI Kit的机器人除了能够实时检测抛物、行人、快速移动物体等突破情况外,也能够实时进行潜在风险判断(行人等),根据风险分类,提前做出规避策略,实现主动安全。
商用场景中如商场里常见的高透类障碍物(玻璃护栏、玻璃墙等)、高危场景(自动扶梯、转门等)以及超市中的狭窄通道、货架等类似障碍物或场景,对于机器人往往有着极大挑战,导致避障“失灵”的情况时有发生。而搭载INDEMIND商用机器人AI Kit的机器人可精准稳定地识别这类障碍物,并实施避障、急停等安全策略。
面对不同光线条件,机器人同样能够稳定避障。基于INDEMIND的强光规避策略和硬件上内置的亮度补光、纹理补光两种红外补光设备(均符合人眼安全等级C1等级要求),机器人满足强光直射、无光源、昏暗等特殊光照环境下的无差异工作要求。
和障碍物“零接触”的秘诀
“随心所欲”的背后,离不开技术创新。在技术实现上,INDEMIND通过从传感器、识别算法、语义地图、策略执行4个层面出发,建立了各单元联动机制,充分释放系统硬件潜力,为“随心所欲”提供了底层支持。
- 多传感器融合,提升信息获取能力:传感器采用双目视觉模组、Lidar、TOF、跌落传感器、碰撞传感器;
- AI识别算法,精准识别场景信息:基于TOF 3D数据,基于camera 2D环境图像数据、基于Lidar 2D平面数据等的物体及场景识别及基于跌落、碰撞等传感器的概率判别;
- 3D语义地图,赋予“人眼”感官:基于识别得到的语义信息结合机器人位姿信息,构建环境语义地图;
- 策略执行,模仿“人脑”决策:对构建的语义地图叠加决策属性信息,进行安全决策执行。
值得一提的是,基于视觉技术的独有优势,搭载INDEMIND商用机器人AI Kit的机器人,无需技术人员参与,能够实时自主构建地图,做到了新机器、新场景无需预部署,开箱即用,且变更场景后,机器人也能自主更新地图,也无需技术人员参与,大大提升使用体验。同时,还支持多层地图及全局调度,拥有智能梯控系统,能够实现多楼层灵活作业。