中國于2021年正式實施的新國標(biāo)GB/T 39405-2020從五個維度對機器人進行分類。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,機器人可分為五大類,其中公共服務(wù)機器人是和工業(yè)機器人相對應(yīng)的一大類別;根據(jù)服務(wù)對象的不同,公共服務(wù)機器人還可以分為餐飲、講解引導(dǎo)、多媒體、其他公共服務(wù)機器人等。
機器人(Robot)是具有兩個或兩個以上可編程的軸,以及一定程度的自主能力,可以在其環(huán)境中運動以執(zhí)行預(yù)定任務(wù)的執(zhí)行機構(gòu)。
中國于2021年正式實施的新國標(biāo)GB/T 39405-2020從五個維度對機器人進行分類。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,機器人可分為五大類,其中公共服務(wù)機器人是和工業(yè)機器人相對應(yīng)的一大類別;根據(jù)服務(wù)對象的不同,公共服務(wù)機器人還可以分為餐飲、講解引導(dǎo)、多媒體、其他公共服務(wù)機器人等。
政策扶持、勞動力人口、經(jīng)濟發(fā)展、品牌商業(yè)需求均為公共服務(wù)機器人發(fā)展的驅(qū)動因素
公共服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)鏈可分為,上游核心零部件、軟件系統(tǒng)開發(fā)、中游機器人本體制造、下游機器人分銷商與各場景商業(yè)用戶。
公共服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)鏈符合“微笑曲線”理論,產(chǎn)業(yè)鏈附加價值集中于上游核心技術(shù)部分以及中游機器人廠商對下游用戶的商業(yè)行為,中游機器人整機制造商一般具備部分上游核心技術(shù)。
環(huán)境感知模塊主要依靠如激光雷達、毫米波雷達、攝像頭等各類傳感器,實現(xiàn)對內(nèi)外部環(huán)境狀態(tài)信息的獲取,以控制與決策提供數(shù)據(jù)依據(jù);
運動控制模塊主要依靠控制器、伺服系統(tǒng)、減速機、芯片等硬件實現(xiàn)派發(fā)的位置指令、速度指令;
人機交互模塊主要依靠多模態(tài)信息理解交互技術(shù),對輸入信號作出反饋,滿足使用者的意圖。
其中,人機交互和其他基礎(chǔ)軟硬件基本實現(xiàn)自研。以往,環(huán)境感知和運動控制模塊會有部分企業(yè)選擇外采,但隨著技術(shù)的進步以及成本考慮,現(xiàn)在多數(shù)機器人企業(yè)也實現(xiàn)了環(huán)境感知和運動控制模塊的自研。
環(huán)境感知技術(shù)作為公共服務(wù)機器人中最重要的技術(shù)模塊之一,與機器人的地圖構(gòu)建、運動控制等功能密不可分。環(huán)境感知是機器人“感知+運控+ 交互”技術(shù)體系中的基礎(chǔ)和前提。
環(huán)境感知模塊的基礎(chǔ)硬件是各類不同的傳感器,他們充當(dāng)了機器人的五官,收集不同的測量信息;SLAM算法(Simultaneous Localization and Mapping)用于融合收集的信息數(shù)據(jù),以確定機器人在未知環(huán)境中的位置,并構(gòu)建一張環(huán)境地圖,通過SLAM技術(shù)機器人可以在未知環(huán)境中 進行自主探索和導(dǎo)航。
不同SLAM算法的具體細節(jié)會有所不同,但是基本結(jié)構(gòu)類似,可分為前端和后端。以谷歌開發(fā)的二維SLAM算法Cartographer為例:算法在前端完成占據(jù)柵格地圖的構(gòu)建,得出激光雷達掃描幀的最佳位姿后,將掃描幀插入到子地圖中,得到局部優(yōu)化的子地圖并記錄位姿;后端根據(jù)掃描幀間的 位姿關(guān)系進行全局的地圖優(yōu)化,得出閉環(huán)掃描幀在全局地圖中的最佳位姿。
機器人實現(xiàn)自主移動功能的方式與自動駕駛場景類似,大多通過激光雷達、攝像頭、毫米波雷達、超聲波傳感器、GPS這五類傳感器及其之間組合。
機器人感知方案分為視覺感知與激光雷達兩種,純視覺感知核心為機器視覺,利用攝像頭實現(xiàn)環(huán)境掃描,而激光雷達可在現(xiàn)有技術(shù)條件下實現(xiàn)快速3D建模,精準(zhǔn)還原環(huán)境信息。