文/新戰(zhàn)略機(jī)器人全媒體 黃滿婷
從技術(shù)發(fā)展的角度與終端用戶的需求來(lái)看，作為AGV行業(yè)新興的導(dǎo)航方式，視覺(jué)導(dǎo)航被業(yè)界眾多人士認(rèn)為將會(huì)是未來(lái)AGV行業(yè)的主流，有望在2020年成為突圍黑馬。以視覺(jué)導(dǎo)航AGV代表企業(yè)未來(lái)機(jī)器人為例，其僅用三年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了逾5000萬(wàn)元的工業(yè)無(wú)人車輛銷售，備受矚目。
視覺(jué)導(dǎo)航的基本種類及特性
以傳感器而論，視覺(jué)的SLAM方案目前主要有3種實(shí)現(xiàn)路徑：基于RGBD的深度攝像機(jī)，比如Kinect/Kinect V2、Xtion等；基于單目（魚(yú)眼）攝像頭；基于雙目（或多目）攝像頭。就實(shí)現(xiàn)難度而言，大致排序?yàn)椋?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">單目視覺(jué)>雙目視覺(jué)>RGBD。
單目相機(jī)SLAM簡(jiǎn)稱MonoSLAM，即只用一支攝像頭就可以完成SLAM。這樣做的好處是傳感器特別簡(jiǎn)單、成本特別低，所以單目SLAM非常受研究者關(guān)注。相比別的視覺(jué)傳感器，單目相機(jī)無(wú)需獲取環(huán)境的絕對(duì)深度，因此單目SLAM不受環(huán)境大小的影響，既可以用于室內(nèi)，又可以用于室外。
相比于單目，雙目（多目）相機(jī)通過(guò)多個(gè)相機(jī)之間的基線，估計(jì)空間點(diǎn)的位置，在運(yùn)動(dòng)、靜置時(shí)均可估計(jì)環(huán)境深度。與單目不同的是，雙目（多目）相機(jī)配置與標(biāo)定均較為復(fù)雜，其深度量程受雙目的基線與分辨率限制，因此需要FPGA配合完成距離的測(cè)算。
RGBD相機(jī)是2010年左右開(kāi)始興起的一種相機(jī)，它最大的特點(diǎn)是可以通過(guò)紅外結(jié)構(gòu)光或Time-of-Flight原理，直接測(cè)出圖像中各像素離相機(jī)的距離。因此，它比傳統(tǒng)相機(jī)能夠提供更豐富的信息，也不必像單目或雙目那樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力地計(jì)算深度。不過(guò)，現(xiàn)在多數(shù)RGBD相機(jī)還存在測(cè)量范圍窄、噪聲大、視野小等諸多問(wèn)題。出于量程的限制，主要用于室內(nèi)SLAM。
隨著工業(yè)4.0的不斷推進(jìn)，產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、智能化升級(jí)對(duì)AGV產(chǎn)品提出了更高的精度要求。目前用于自動(dòng)化流水線的視覺(jué)系統(tǒng)，定位精度可以精確到0.1mm，但基于無(wú)固定參照的純視覺(jué)導(dǎo)航AGV，定位精度約為10mm，仍然有待提高。為獲得更高的精度，除視覺(jué)導(dǎo)航以外，AGV視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)還需要結(jié)合其他傳感器的輔助。
如何提高定位精度，也是相關(guān)AGV企業(yè)一直在探索的問(wèn)題。2019年CEMAT亞洲國(guó)際物流展上，未來(lái)機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航控制模塊驚艷亮相，這款歷時(shí)2年打造的通用模塊使工業(yè)無(wú)人車輛定位與操作精度達(dá)±3mm，并在全球首個(gè)基于視覺(jué)技術(shù)的多層精準(zhǔn)堆疊方案中完成了首秀。
“在咱們這個(gè)行業(yè)，一切有價(jià)值的技術(shù)和產(chǎn)品都是需要通過(guò)大量客戶的需求和應(yīng)用場(chǎng)景沉淀、挖掘，而后倒逼研發(fā)，研發(fā)成果再到客戶實(shí)際需求和應(yīng)用場(chǎng)景中驗(yàn)證，而后再次倒逼研發(fā)，以這樣的不斷迭代才能實(shí)現(xiàn)。如果只是做出一個(gè)實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)或剛部署了1-2個(gè)客戶現(xiàn)場(chǎng)，距離產(chǎn)品放量還很遠(yuǎn)，因?yàn)槟憧赡苓B客戶的真實(shí)需求都還沒(méi)搞懂。”未來(lái)機(jī)器人CEO李陸洋博士表示。
行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的責(zé)任是推動(dòng)行業(yè)爆發(fā)拐點(diǎn)的出現(xiàn)，視覺(jué)導(dǎo)航在工業(yè)無(wú)人車輛領(lǐng)域是否能夠出現(xiàn)爆發(fā)拐點(diǎn)，在李陸洋博士來(lái)看，市場(chǎng)需求絕不是問(wèn)題，決定因素是技術(shù)和產(chǎn)品。“負(fù)責(zé)任的講，到目前為止全球還沒(méi)有任何一家公司的工業(yè)無(wú)人車輛產(chǎn)品能夠完全滿足客戶效率、功能、成本、車型改造的需求。因此我們不會(huì)為當(dāng)前的狀態(tài)感到一絲欣慰，而是要在技術(shù)和產(chǎn)品能完全滿足客戶需求前，持續(xù)加大研發(fā)投入，持續(xù)深耕視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)和產(chǎn)品，夙夜匪懈，砥礪前行。”
現(xiàn)階段視覺(jué)導(dǎo)航的核心優(yōu)勢(shì)
目前，視覺(jué)AGV產(chǎn)品幾經(jīng)迭代，穩(wěn)定性和可靠性得到了極大的提升，成熟的視覺(jué)導(dǎo)航AGV產(chǎn)品具備以下三點(diǎn)核心優(yōu)勢(shì)：1）強(qiáng)易用性：相對(duì)于其他導(dǎo)航方式，視覺(jué)導(dǎo)航由于能從環(huán)境中提取語(yǔ)義信息，因此能夠適應(yīng)客戶在常規(guī)使用需求中的復(fù)雜場(chǎng)景，例如，由于長(zhǎng)時(shí)間使用變形的貨架、托盤；大比例貨物的超板；短時(shí)間內(nèi)激增的的搬運(yùn)量；狹小空間情況下的車輛調(diào)度等。
以擁有多個(gè)業(yè)界首創(chuàng)的復(fù)雜場(chǎng)景解決方案未來(lái)機(jī)器人為例，視覺(jué)導(dǎo)航不但使AGV首次實(shí)現(xiàn)9.4米無(wú)人高位上貨架作業(yè)，并結(jié)合領(lǐng)先行業(yè)的自適應(yīng)取放貨技術(shù)和實(shí)時(shí)定位糾偏技術(shù)，創(chuàng)造性地解決多個(gè)異形件無(wú)人搬運(yùn)難題。
2）泛通用性：模塊化的視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)，通過(guò)加裝到工業(yè)車輛本體上輕松實(shí)現(xiàn)工業(yè)車輛無(wú)人化升級(jí)改造。目前以未來(lái)機(jī)器人為代表的視覺(jué)導(dǎo)航AGV企業(yè)的視覺(jué)導(dǎo)航模塊已經(jīng)能夠適配6大品牌180多款工業(yè)車輛；
3）高性價(jià)比：視覺(jué)傳感器的成本優(yōu)勢(shì)大幅降低了產(chǎn)品的造價(jià)。世界頂級(jí)工業(yè)相機(jī)供應(yīng)商的產(chǎn)品售價(jià)約為人民幣3000元，是同等級(jí)的激光傳感器產(chǎn)品售價(jià)的10-20%。因此在終端客戶投資回報(bào)周期上，視覺(jué)導(dǎo)航工業(yè)無(wú)人車輛相對(duì)于其他導(dǎo)航方式有明顯的優(yōu)勢(shì)。
未來(lái)機(jī)器人聯(lián)合創(chuàng)始人李陸洋博士在接受新戰(zhàn)略機(jī)器人全媒體記者采訪時(shí)表示，“現(xiàn)階段未來(lái)機(jī)器人在視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域仍在不斷深耕，近期我們與中興通訊達(dá)成了5G戰(zhàn)略合作框架，旨在推進(jìn)5G技術(shù)與視覺(jué)工業(yè)無(wú)人車輛的結(jié)合，推動(dòng)創(chuàng)新應(yīng)用場(chǎng)景和方案研究的落地。2020年我們有信心讓視覺(jué)與工業(yè)車輛本體的運(yùn)動(dòng)結(jié)合的更加完美，使產(chǎn)品的易用性、通用性和性價(jià)比進(jìn)一步提升，推動(dòng)行業(yè)拐點(diǎn)的出現(xiàn)。”
