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多功能服務(wù)機(jī)器人的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

時(shí)間:2019-01-25 09:39:58來源:深圳優(yōu)地科技有限公司

導(dǎo)語:?隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)型企業(yè)紛紛謀求轉(zhuǎn)型升級之路,而人工智能技術(shù)的迅速崛起,讓服務(wù)行業(yè)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、操作及自動(dòng)化服務(wù)已成為可能。

摘要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)型企業(yè)紛紛謀求轉(zhuǎn)型升級之路,而人工智能技術(shù)的迅速崛起,讓服務(wù)行業(yè)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、操作及自動(dòng)化服務(wù)已成為可能。

目前,在市場激烈競爭以及產(chǎn)品日益?zhèn)€性化、多樣化、智能化的環(huán)境下,傳統(tǒng)型企業(yè)急需轉(zhuǎn)型升級,因此,企業(yè)在加強(qiáng)人力成本管理控制的同時(shí)對勞動(dòng)者也有了更高的要求,要求員工從一些簡單而重復(fù)的勞動(dòng)中解放出來,去提供更高級的個(gè)性化服務(wù)。隨之應(yīng)運(yùn)而生的服務(wù)機(jī)器人在智能機(jī)器人類型中屬于最為實(shí)用且最貼近生活一種,它的存在為取代簡單、重復(fù)和繁瑣的勞動(dòng)力提供了可能性。

《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006~2020年)》中對智能服務(wù)機(jī)器人給予了明確定義:“智能服務(wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的多種高技術(shù)集成的智能化裝備”?!?018年中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示,2018年中國服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模有望達(dá)到18.4億美元,同比增長約43.9%,高于全球服務(wù)機(jī)器人市場增速。服務(wù)機(jī)器人作為新興的高科技產(chǎn)業(yè),對其核心技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā),推動(dòng)了國家人工智能行業(yè)核心技術(shù)的發(fā)展;在服務(wù)行業(yè)相關(guān)場景中的應(yīng)用,將會(huì)為服務(wù)行業(yè)創(chuàng)造一種新的服務(wù)模式,同時(shí)緩解服務(wù)行業(yè)人才緊缺的情況,提升服務(wù)質(zhì)量,推進(jìn)行業(yè)智能化升級。

服務(wù)機(jī)器人實(shí)際上是多種技術(shù)的融合和實(shí)現(xiàn),包括語音交互、導(dǎo)航定位、運(yùn)動(dòng)控制、后臺調(diào)度管理、多傳感技術(shù)、通信等多領(lǐng)域技術(shù)。要讓產(chǎn)品成功商用,這些技術(shù)缺一不可。要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人精確的服務(wù),需要結(jié)合定位信息對環(huán)境進(jìn)行識別,這就需要運(yùn)用到SLAM技術(shù),SLAM(SimultaneousLocalizationAndMapping)的含義是即時(shí)定位與地圖構(gòu)建,即機(jī)器人在未知環(huán)境中從一個(gè)未知位置開始移動(dòng),在移動(dòng)過程中根據(jù)位置估計(jì)和傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行自身定位,同時(shí)建造增量式地圖。而激光雷達(dá)則是SLAM的重要入口,激光雷達(dá)的原理是:通過發(fā)射n條激光利用三角測距原理或TOF來測量周圍物體與自身的距離,獲得精度較高的距離信息。與視覺定位相比,SLAM技術(shù)+激光雷達(dá)的方案優(yōu)勢更加突出,可以使機(jī)器人在完成服務(wù)指令過程中,將定位精度控制在0.01-0.1米,對周圍的環(huán)境進(jìn)行分析、判斷和選擇,獲得精確的地圖從而規(guī)劃路徑,確保安全地從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置而不會(huì)發(fā)生碰撞。

從外觀來看,服務(wù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式有步態(tài)和非步態(tài)。步態(tài)行走包括液壓控制和電機(jī)控制,這類機(jī)器人雖然造型上更加類人化,但穩(wěn)定性不好且移動(dòng)速度慢;非步態(tài)行走則主要由縱向控制和橫向控制兩部分組成,此類機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)、避障過程中,能夠根據(jù)速度的不同采取不同的控制策略,以保持整體的穩(wěn)定性。語音交互動(dòng)能一般是通過接受外界的輸入系統(tǒng)的信息,通常是語音采集,經(jīng)過語音解碼后,導(dǎo)入到既定的知識庫做語義匹配,進(jìn)行邏輯處理,經(jīng)過語音合成后,根據(jù)需求選擇輸出語音還是文本。整個(gè)模塊最重要的是語音識別和語義分析兩部分,21世紀(jì)初,由于計(jì)算能力增強(qiáng),語音技術(shù)有了重大突破,語義分析理解則需要深度學(xué)習(xí)計(jì)算的突破,圖像、人臉識別技術(shù)則對語音語義交互領(lǐng)域的發(fā)展形成補(bǔ)充,借助圖像、人臉識別技術(shù),不僅可以通過圖片搜索更快的獲取信息,還可以產(chǎn)生一種新的與交互方式,讓機(jī)器人更加智能的運(yùn)行。

優(yōu)地科技積累了長時(shí)間的落地應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),以基于無人駕駛技術(shù)框架打造的機(jī)器人行走技術(shù)為核心,豐富的嵌入式研發(fā)經(jīng)驗(yàn),自主研發(fā)Slam/VSlam定位導(dǎo)航模組、機(jī)器人地盤和CUDA高性能運(yùn)算平臺等技術(shù),致力于推動(dòng)低速無人駕駛技術(shù)在最后三公里末端配送領(lǐng)域的商用落地,為全球客戶提供穩(wěn)定可靠的服務(wù)機(jī)器人移動(dòng)平臺方案。

我們自主研發(fā)的機(jī)器人底盤(如圖1所示)擁有自主規(guī)劃路徑、行走控制、自主避障、自主充電、電梯控制等功能。底盤集成了高精度運(yùn)動(dòng)控制部件,以及聲吶碰撞傳感器,為機(jī)器人提供準(zhǔn)確可靠的行走控制與平衡能力;可承重100kg,在10度以內(nèi)的坡路上行走,會(huì)根據(jù)速度的不同采取不同的控制策略,以保持整體的穩(wěn)定性。

機(jī)器人

圖1自主研發(fā)機(jī)器人底盤

我們研發(fā)的服務(wù)機(jī)器人優(yōu)小妹(如圖2所示)以室內(nèi)無人駕駛技術(shù)為框架研發(fā)的行走技術(shù)為核心,運(yùn)用多傳感融合技術(shù),融合視覺、激光雷達(dá)、聲吶等傳感器,精準(zhǔn)檢測周邊環(huán)境,能夠自主規(guī)劃路徑、自主避障,靈活完成智能帶位、運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)。目前,優(yōu)小妹已廣泛應(yīng)用于商場、酒店、餐廳、KTV等商業(yè)場所,提供迎賓、配送等服務(wù)。在前臺,優(yōu)小妹通過人臉識別技術(shù)識別出客人身份,向客人打招呼;客人開好房后,優(yōu)小妹利用自有視覺與激光雷達(dá)算法,完成高效率高精度帶位工作,帶路經(jīng)過洗手間或特定地點(diǎn)時(shí)會(huì)主動(dòng)語音提示;高清觸控屏?xí)故酒髽I(yè)定制內(nèi)容以及人機(jī)交互操作頁面,輸入相關(guān)密碼,可打開儲物箱,自主完成運(yùn)送餐品、酒水等任務(wù),細(xì)節(jié)化的體驗(yàn),大大提高了客人滿意度。

機(jī)器人

圖2服務(wù)機(jī)器人優(yōu)小妹

我們研發(fā)的室外配送機(jī)器人(如圖3所示)基于多傳感器SLAM全局定位導(dǎo)航技術(shù)、感知技術(shù)和機(jī)器視覺等實(shí)現(xiàn)的行走技術(shù),用AI算法預(yù)測行人的行進(jìn)路線,并在云端后臺進(jìn)行調(diào)度管理。主要應(yīng)用場景為封閉園區(qū)和校園三公里內(nèi)的外賣配送、養(yǎng)老院別墅區(qū)的配送,機(jī)器人的四個(gè)置物箱與外賣系統(tǒng)或者商超系統(tǒng)對接,通過掃碼打開置物箱,將物品放進(jìn)去,配送到制定地點(diǎn)通過短信形式告知用戶取餐,輸入短信收到的取餐碼即可取出物品?,F(xiàn)在,室外機(jī)器人已完成基礎(chǔ)測試和路測,將在年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商用。

機(jī)器人

圖3室外配送機(jī)器人

據(jù)截止目前優(yōu)地服務(wù)機(jī)器人投入應(yīng)用市場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),機(jī)器人帶位/配送一次平均時(shí)長3分鐘;行走速度1m/s,相當(dāng)于人的正常行走速度;一臺機(jī)器人充滿電可工作7-12小時(shí);一天可行走10-20公里,峰值行走28.8公里。未來,優(yōu)地科技會(huì)將更多的人力物力投入到服務(wù)機(jī)器人的商用技術(shù)研發(fā)當(dāng)中,給企業(yè)降低人力成本,讓員工有更多的時(shí)間和精力給客戶提供人文關(guān)懷和個(gè)性化服務(wù)。

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