《SLAM和激光雷达服务机器人的核心技术PPT幻灯片课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SLAM和激光雷达服务机器人的核心技术PPT幻灯片课件（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于激光雷达的高性能服务机器人自主定位导航 1 2 高性能机器人定位导航系统 SLAM 低成本激光雷达 上海思岚科技有限公司 2 3 服务机器人元年 2004之前桌面PC 2004笔记本 2008智能手机 平板 2012至今可穿戴设备与物联网 如今服务机器人 3 4 4 5 与现实世界的交互能力 人机交互 自主定位导航 环境交互 5 WhereamI 6 7 自主定位导航 自动送餐商场智能导购自动返回充电智能安防巡逻病房巡视 老人看护高效的室内除尘清扫 7 8 采用自主导航定位的清扫轨迹 传统机器人清扫轨迹随机碰撞 无法保证覆盖率 8 9 9 10 10 11 绘制地图 实时定位 路径规划 在
2、未知环境中 无需人工干预 11 12 传感器 算法 12 13 初级方案 航迹推算 DeadReckon 13 14 里程计 编码器 惯性传感器 陀螺仪 加速计 相对位移相对旋转关系 14 15 15 16 差分驱动模式的计算 2 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 初级方案 直接引导 21 22 巡线 22 23 信标引导GPS UWB iBeacon WIFI RFID 23 24 误差随时间累计增大 对环境改造大 24 25 SLAMSimultaneouslocalizationandmapping同步定位和建图 25 FusedResult 26 DeadRe
3、ckonFastresponseHighResolutionUnboundedErrorInaccurate DirectMeasuringSlowResponseLowResolutionBoundedErrorAccurate KFEKFIKFUKFPF SLAM 26 27 同步完成定位和地图构建 杜绝定位累计误差 无需环境中设置固定传感器 27 28 28 29 早期 基于超声波 29 30 30 31 31 32 32 33 研究中 计算机视觉 vSLAM 33 34 34 35 35 36 现今最为成熟的方案激光雷达 SLAM导航定位算法 36 37 37 38 激光雷达LIDAR
4、 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 设计图 SLAM产生的高精度地图 43 44 激光 SLAM典型定位精度0 01 0 1m是否自主绘制地图是障碍物躲避支持工作环境依赖无特殊依赖长时间稳定性无累积误差 WIFI 蓝牙信标定位0 5 5m无法获得需配和额外传感器需要额外信标无累积误差 视觉定位0 1 2m无法获得需配和额外传感器需要合理环境光存在累积误差 44 45 难度与挑战 成本制约 算法难点 运算耗时与结构复杂 45 46 成本制约 46 47 700 000 47 48 v s 传统工业激光雷达产品 服务机器人期望售价 48 RPLIDAR 适合消费级领域的激
5、光雷达6米测量范围 2000hz采样率2009 2013 49 50 RPLIDARA2一体化 高性能 高度集成最轻薄的激光雷达 4cm厚度 50 51 v s 传统工业激光雷达产品 RPLIDAR 在批量情况下 51 52 三角测距法 硬件成本 性能 软件复杂度 高 低 高 接近 低 高 53 54 10 390 770 1150 1530 1910 2290 2670 3050 3430 3810 4190 4570 4950 5330 5710 55 0 20 0 18 0 16 0 14 0 12 0 10 0 08 0 06 0 04 0 02 0 00 121086420 Reso
6、ultionPrecent 55 56 56 57 普通摄像头普通激光测距仪 理想的采样速度 现有三角测距原理雷达 实用化最低要求 相位 测距 57 58 58 59 算法难点 59 60 Sensing噪声和误差 Modeling非精确描述 Planning与现实不匹配可能 60 61 匹配与纠偏 61 62 62 粒子滤波 63 63 回环闭合问题 LoopClosure 64 64 65 65 66 66 绑架问题 KidnappedProblem 67 67 68 运动规划 68 69 69 70 70 71 路径规划 障碍物规避 71 72 A pathfinding 72 VFH
7、Obstacleavoidance 73 73 74 A D v s 74 75 75 76 76 77 77 CoverageProblem 78 78 79 79 80 80 充电对接 81 81 82 开发难度大 耗时 82 83 0 1 0 1 83 84 85 85 86 需要PC主机性能运行 与外部设备高度耦合 86 SLAMWARECore 高度集成的模块化导航定位核心2014 87 HSBUS CTRLBUS 88 SLAM引擎 D 引擎 运动控制 9DOF惯导 RPLIDAR驱动 高速通讯总线 用户机器人底盘 RPLIDAR接口5V电源 定位坐标 姿态 环境地图 协方差 运动控制总线 模块输出 88 89 业务应用平台 x86 ARM HSBus 100MbpsEthernet WIFI LCD MIC Camera MotorPower LIDARInterface UART PWM CTRLBus UART CtrlMCU STM32 LED Buttons HBridge Encoder Sensors PowerMgmt Battery MotionSDK CtrlLogic 人机接口层 用户业务层 控制层 机器人底盘 89 90 90 91 91 92 92 93 10000m2超大室内环境地图构建 93 94 94 95 95 96 96
