“大數(shù)據(jù)”時代正在催化更多柔性化與智能化兼具的升級物流設備，在工業(yè)應用移動機器人（AGV/AMR）行業(yè)，以工業(yè)相機作為感測器的視覺導航技術由于更適合智慧物流柔性化需求，被推向了風口浪尖。
自主移動的兩難抉擇
為了與傳統(tǒng)導引方式區(qū)分，擁有slam自主導航技術的移動機器人，目前統(tǒng)稱為AMR。在許多工業(yè)場景中，兼具柔性化與智能化的AMR被認為是移動機器人迭代的必然趨勢。盡管AMR產(chǎn)品在應用層面已經(jīng)逐步成熟，不同slam自主導航技術現(xiàn)階段還是存在一定局限。
slam導航分為激光slam和視覺slam兩種。
激光slam導航的優(yōu)點是技術成熟，能夠靈活規(guī)劃路徑，定位精度高，行駛路徑靈活多變，施工較為方便。缺點是制作成本及價格相對較高，探測范圍有限制，主要被應用在室內環(huán)境；地圖缺乏語義信息，限制了復雜環(huán)境下的可拓展性應用。
視覺slam導航的優(yōu)點是無傳感器探測距離限制，路徑規(guī)劃靈活，定位精度高，施工方便，室內外環(huán)境下均能開展工作，成本低，地圖可提取語義信息，復雜環(huán)境中的復用性高。缺點同樣存在，對光的依賴程度高，在暗處或者一些無紋理區(qū)域需要借助輔助傳感器。
兩種導航方式的發(fā)展?jié)摿ξ覀儠翰荒茏鲈u述，但通過近年來移動機器人企業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展動向與市場關注熱度，可以發(fā)現(xiàn)視覺slam的后期爆發(fā)潛力讓人無法忽視。
視覺slam成AGV導航新趨勢
近年來，擁有視覺導航技術的移動機器人公司熱度普遍較高，視覺導航也被認為是智能倉儲柔性化物流變革的必然趨勢。
以視覺導航無人叉車代表企業(yè)未來機器人為例，這支由香港中文大學孵化的視覺工業(yè)無人車輛創(chuàng)業(yè)團隊成立僅三年，就實現(xiàn)了逾5000萬元的工業(yè)無人車輛銷售。到2020年，公司已完成1億元人民幣B1輪融資，聯(lián)想創(chuàng)投領投持續(xù)助力未來機器人工業(yè)無人車輛視覺控制、感知技術的研發(fā)。
圖：未來機器人視覺導航無人叉車
同樣以v-slam導航技術為核心的人工智能視覺AMR公司靈動科技，也在今年4月完成了1億元B+輪融資，靈動科技ForwardX機器人使用攝像頭和GPU代替人眼，通過深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡進行環(huán)境感知，實現(xiàn)了VSLAM三維地圖構建、360°避障、自主規(guī)劃路線。
圖：靈動科技視覺導航AMR
此外，據(jù)中國移動機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟預估，目前移動機器人行業(yè)涉及視覺導航的企業(yè)已有數(shù)十家，許多頭部企業(yè)的導航方案中兼具視覺技術，無論是物流機器人公司海康機器人、快倉、極智嘉還是商用機器人公司諾亞、小覓智能等都有視覺slam導航技術方案……
是什么在推動視覺導航的發(fā)展？
為何企業(yè)紛紛開始發(fā)展視覺導航方案？事實上，移動機器人導航技術的突破是行業(yè)多年來眾望所盼。
視覺導航的出現(xiàn)，為工業(yè)應用移動機器人（AGV/AMR）行業(yè)的技術帶來了全新的機遇。未來機器人李陸洋博士表示，“當前工業(yè)無人車亟待提升的是智能化程度，簡單理解則是機器人應對現(xiàn)場不規(guī)范化的能力，而這種能力必須基于對環(huán)境的理解與學習，視覺技術是無人車智能化提升的必經(jīng)之路”。
與市面上主流磁導引/激光導引AGV相比，視覺傳感器的優(yōu)勢首先是性價比極具競爭力，世界頂級工業(yè)相機供應商的產(chǎn)品售價約為人民幣3000元，是同等級的激光傳感器產(chǎn)品售價的10-20%。而較低的制造成本意味著較低的產(chǎn)品價格，對提升本體企業(yè)產(chǎn)品競爭力或終端客戶投資回報周期都更加利好。
而在智能化上，視覺導航信息獲取能力強大。視覺導航由于能從環(huán)境中提取語義信息，因此能夠適應客戶在常規(guī)使用需求中的復雜場景，如識別長時間使用而變形的貨架、托盤；提取短時間內激增的搬運量信息；狹小空間情況下的車輛調度等。
此外，視覺導航模塊具有系統(tǒng)拓展性。隨著通信設備/處理器等周邊配套設施的不斷完善，視覺導航模塊正飛速進步，視覺導航與計算機連接可以實現(xiàn)大規(guī)模的調度任務，而視覺導航技術與5G及云端系統(tǒng)的融合也將更進一步。
視覺導航的發(fā)展掣肘
盡管普遍看好，但事實上真正落地應用視覺方案的企業(yè)還不算多，典型的企業(yè)以視覺紋理、視覺+輔助傳感器或純視覺技術為主，企業(yè)包括未來機器人、靈動科技、曠視科技、馬路創(chuàng)新、藍芯科技、怡豐機器人、海康、大華等。
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而其他大多數(shù)公司采取的是多種類型的混合導航技術，例如視覺傳感搭配激光SLAM進行工作，以此進行優(yōu)勢互補，但混合導航中的VSLAM的實際作用難以考證。
究其原因，還是受制于視覺導航算法的開發(fā)難度，利用視覺導引快速準確地實現(xiàn)路標識別這一技術，仍處于瓶頸階段。首先圖像處理本身就是一門很深的學問，基于非線性優(yōu)化的地圖構建也非常復雜和耗時，且在實際環(huán)境中還需要通過優(yōu)化和改進現(xiàn)有的視覺slam框架，比如加入光照模式/使用深度學習提取特點以及使用但單雙目及奪目融合視角等技術，使得視覺導航技術僅被應用于較小空間中。在大部分工業(yè)場景下，仍需依賴激光SLAM或是QR碼導航來實現(xiàn)，而搭載2套以上傳感器的設備，一方面功能冗余，同時所需成本也會顯著上升。
相比于視覺導航，單線激光雷達的硬件產(chǎn)業(yè)鏈比較成熟，算法也已經(jīng)進行了開源，日漸崛起的國產(chǎn)激光雷達已經(jīng)進入百家爭鳴的階段。與激光雷達企業(yè)的百花齊放形成鮮明對比的是，切入工業(yè)應用移動機器人（AGV/AMR）賽道的V-SLAM解決方案商目前來說卻比較少，思嵐、辰天科技等。
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另一方面，盡管目前自動化流水生產(chǎn)線的視覺系統(tǒng)，定位精度可以精確到0.1mm，但是基于無固定參照的純視覺導航AMR，定位精度約為10mm，仍然有待提高。為了獲取更高的精度，除了視覺導航系統(tǒng)外，移動機器人系統(tǒng)還需要結合其他傳感器的輔助。
但經(jīng)過近兩年的技術沉淀，擁有視覺技術的移動機器人企業(yè)正在不斷突破和創(chuàng)新。馬路創(chuàng)新近日推出其新一代視覺導航技術v-slam2.0，已經(jīng)做到了純視覺且不受地紋影響。未來機器人前不久也發(fā)布了自研的倉儲環(huán)境監(jiān)控核心產(chǎn)品“明眸”視覺模塊，融合了深度學習圖像識別技術，為夜間工作的智能化設備提供信息支持，降低運營成本。此外，靈動科技公司旗下的ForwardX MaxTM 在今年6月也獲得了全球首個V-AMR(視覺自主移動機器人)CE 認證。
相信隨著視覺技術在移動機器人上的應用日臻成熟，v-slam導航未來有望成為移動機器人導航技術的主流方案之一。
