SLAM技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)程序，用于構(gòu)建座席周圍環(huán)境的虛擬地圖并更新其實(shí)時(shí)坐標(biāo)。此多階段過程包括使用多種算法來對(duì)齊傳感器數(shù)據(jù)，這些算法使用了圖形處理單元（GPU）的并行處理功能。

一直以來，機(jī)器人大多在預(yù)先定義環(huán)境尺寸的區(qū)域中工作。在倉(cāng)庫(kù)或醫(yī)院等日常場(chǎng)所中工作的機(jī)器人，大多數(shù)都對(duì)環(huán)境有先驗(yàn)知識(shí)，并執(zhí)行固定的任務(wù)集。

現(xiàn)在，隨著機(jī)器人獲得更大的自主權(quán)并在室外和室內(nèi)環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，他們需要遠(yuǎn)離周圍環(huán)境以安全有效地工作。然而，如果沒有預(yù)先存在的信息，機(jī)器人要導(dǎo)航新的，復(fù)雜的和動(dòng)態(tài)的地形并不容易。

而SLAM技術(shù)，幫助解決了這一點(diǎn)。SLAM技術(shù)可在各種環(huán)境下指導(dǎo)自主機(jī)器人。

什么是SLAM技術(shù)？

SLAM技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)程序，用于構(gòu)建座席周圍環(huán)境的虛擬地圖并更新其實(shí)時(shí)坐標(biāo)。此多階段過程包括使用多種算法來對(duì)齊傳感器數(shù)據(jù)，這些算法使用了圖形處理單元（GPU）的并行處理功能。

無需事先知道機(jī)器人的位置，SLAM技術(shù)就可以收集代理環(huán)境的空間信息并構(gòu)建地圖以幫助機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航。使用不同類型的傳感器收集信息。相對(duì)較新的SLAM技術(shù)使用相機(jī)，稱為Visual SLAM或VSLAM。

盡管諸如GPS之類的先前技術(shù)可以繪制代理人或人類的地圖，但機(jī)器人無法使用GPS，因?yàn)樗鼰o法部署在室內(nèi)環(huán)境中，而且由于導(dǎo)航任務(wù)要求達(dá)到英寸級(jí)的精確度，因此無法在室外足夠精確。

它是如何工作的？

SLAM技術(shù)使用本地化方法將機(jī)器人放置在環(huán)境中并創(chuàng)建地圖以幫助機(jī)器人導(dǎo)航。這些方法有兩種形式-相對(duì)位置測(cè)量和絕對(duì)位置環(huán)境。

在相對(duì)位置測(cè)量中，SLAM根據(jù)車輪旋轉(zhuǎn)或使用傳感器測(cè)量慣性測(cè)量（例如速度或行進(jìn)距離）來計(jì)算機(jī)器人的位置。這些計(jì)算使用了諸如車輪里程表和慣性測(cè)量單元（IMU）之類的傳感器（也稱為觸覺傳感器）來測(cè)量機(jī)器人內(nèi)部的值。但是，這種方法有其局限性，因?yàn)閭鞲衅魅菀壮鲥e(cuò)。

絕對(duì)定位測(cè)量使用感受性傳感器以及照相機(jī)和激光器。感受性傳感器從機(jī)器人的環(huán)境中收集信息。

像聲傳感器這樣的外感傳感器發(fā)出聲納波以計(jì)算飛行時(shí)間（ToF）。激光傳感器也用于計(jì)算ToF。但是，這些傳感器在大規(guī)模環(huán)境和開放式走廊中效率較低。

由于現(xiàn)在使用相機(jī)來捕獲數(shù)據(jù)，因此SLAM技術(shù)的準(zhǔn)確性是一流的。單眼相機(jī)用于更便宜，體積更小的解決方案。立體攝像頭（讀取兩臺(tái)攝像頭）可以計(jì)算三維尺寸，深度，但范圍有限。現(xiàn)在，大多數(shù)SLAM系統(tǒng)都使用RGB-D攝像機(jī)通過結(jié)構(gòu)化燈光或ToF技術(shù)生成3D地圖，以直接提供深度信息。

組合的傳感器流（也稱為“傳感器融合”）可以更好地估計(jì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。依靠順序蒙特卡洛方法的卡爾曼濾波算法和粒子濾波算法被用于這些傳感器輸入。

當(dāng)使用有限數(shù)量的對(duì)象時(shí)，生成的地圖采用二維占用柵格的形式。使用VSLAM，您可以通過連續(xù)的攝像機(jī)跟蹤一組點(diǎn)，以對(duì)其3D位置進(jìn)行三角測(cè)量。

有什么應(yīng)用？

VSLAM技術(shù)用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)任務(wù)中，可將虛擬圖像準(zhǔn)確地投影到物理世界上。

該應(yīng)用程序還用于各種現(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人。火星上的流浪者和登陸器，無人駕駛飛機(jī)，自主地面車輛，農(nóng)業(yè)機(jī)器人等大量運(yùn)用VSLAM技術(shù)。

隨著VSLAM在商業(yè)上越來越可行，它可能會(huì)在大多數(shù)應(yīng)用中取代GPS。

SLAM是嵌入式視覺領(lǐng)域出現(xiàn)的重大創(chuàng)新之一。該技術(shù)已經(jīng)成為改善機(jī)器人自主性的重要技術(shù)，其潛在應(yīng)用非常多，未來的發(fā)展前景十分光明。
編輯：hfy