في الوقت الحاضر ، تم تطبيق روبوتات المناولة الذكية اللوجستية ، والروبوتات الكاسحة وما إلى ذلك في بعض المدن والعائلات ، كما يتم الترويج سريعًا للمركبات الجوية غير المأهولة والمركبات غير المأهولة وما إلى ذلك ، والسبب في أن هذه الروبوتات يمكن أن تدخل بسرعة في مرحلة التطبيق ، و تطوير تقنية تحديد المواقع والملاحة المستقلة لا ينفصلان.
في الآونة الأخيرة ، أصدرت iResearch ، وهي شركة تابعة لـ iresearch Consulting ، ملخصها "لتقنيات اختراق الذكاء الاصطناعي TOP10 العالمية في عام 2018" ، وكان من بينها تقنية الملاحة المستقلة الروبوتية القائمة على الانصهار عبر الحدود متعدد المستشعرات. ما هي تقنية تحديد المواقع والملاحة الروبوتية؟ في الوقت الحاضر ، هناك العديد من الوسائل التقنية لإدراك تحديد المواقع والملاحة المستقلة للروبوتات. ما هي الصعوبات والتحديات في تطبيق هذه التقنيات والتطبيقات؟
أساسي: الرؤية والرادار هما المستشعران الأساسيان
يمكن القول أن تقنية تحديد المواقع والملاحة المستقلة أصبحت واحدة من جوهر وتركيز منتجات الروبوت. قال الدكتور دو مينجفانج ، وهو عضو خبير في الجمعية الصينية للأتمتة ومعهد أبحاث صناعة الإنترنت بجامعة تسينغهوا ، لـ Sci-Tech Daily أن التنقل المستقل يشمل جزأين: الملاحة المحلية والملاحة العالمية من منظور كبير. يشير التنقل المحلي إلى اكتساب المعلومات البيئية الحالية في الوقت الفعلي من خلال أجهزة الاستشعار بالرؤية والرادار والموجات فوق الصوتية وغيرها ، واستخراج ميزات دمج البيانات ، ومعالجة الخوارزمية الذكية لتحقيق الحكم على المنطقة الحالية القابلة للتمرير والتتبع متعدد الأهداف. يشير التنقل العالمي بشكل أساسي إلى استخدام بيانات الملاحة العالمية التي يوفرها نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لتنفيذ تخطيط المسار العالمي وتحقيق التنقل عبر نطاق الخريطة الإلكترونية الكاملة.
"في الوقت الحالي ، تعد الرؤية والرادار أهم مستشعرين يستخدمان للملاحة الذاتية المحلية." أوضح Du Mingfang أنه نظرًا لكونه مستشعرًا سلبيًا ، فإن مزايا المستشعر البصري مهمة ، مثل الوصول الغني للمعلومات ، والإخفاء الجيد ، والحجم الصغير ، لن يؤدي إلى "التلوث البيئي" بسبب التداخل ، والتكلفة المنخفضة مقارنة بالرادار. من أجل تحقيق التنقل المستقل ، من الشائع أن تتعاون مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار مع بعضها البعض لتحديد مجموعة متنوعة من المعلومات البيئية ، مثل حدود الطرق ، وخصائص التضاريس ، والعقبات ، والأدلة ، وما إلى ذلك. بهذه الطريقة ، يمكن للروبوت تحديد المنطقة التي يمكن الوصول إليها أو المنطقة التي لا يمكن الوصول إليها في الاتجاه الأمامي من خلال إدراك البيئة ، وتأكيد موقعها النسبي في البيئة ، وتوقع حركة العقبات الديناميكية ، وتوفير أساس لتخطيط المسار المحلي.
صرح دو مينجفانج للصحفيين أنه من خلال وضع التنمية الحالي ، تم تطبيق تقنية اندماج المعلومات متعددة أجهزة الاستشعار على نظام الملاحة المستقل ، ويرتبط دورها أيضًا بالمستوى الذكي للروبوت. "يتمثل جوهر تقنية الملاحة في قدرتها على معالجة المعلومات التي تم جمعها بواسطة أجهزة استشعار متعددة ودمجها بشكل فعال ، وتحسين قدرة الروبوت" المقاومة "على عدم التأكد من المعلومات ، والتأكد من استخدام معلومات أكثر موثوقية ، والمساعدة في الحكم على البيئة المحيطة بشكل حدسي أكثر . " "هو قال.
تم تطبيق الملاحة المرئية بنجاح على الملاحة الجوية على ارتفاعات منخفضة ، والملاحة الجوية بدون طيار والملاحة الجوية لمركبة المريخ. ومع ذلك ، قال Du Mingfang أيضًا أن المعلومات التي توفرها أجهزة الاستشعار المرئية ليست مباشرة ، والطلب على الحوسبة والتخزين كبير ، وعبء نقل الشبكة كبير. يمكن أن يؤدي اندماج المعلومات متعدد المستشعرات إلى القضاء على عدم اليقين في تحديد موضع الروبوت والتنقل وتحسين الدقة ، ولكن الاندماج المفرط سيؤدي أيضًا إلى زيادة مضاعفة في مقدار الحساب.
كيف يمكن حل هذه المشاكل؟ يعتقد Du Mingfang أن اختيار خوارزمية الاندماج الصحيحة هو المفتاح. في الوقت الحاضر ، "هناك المزيد والمزيد من النظريات الأساسية مثل نظرية الحوسبة الذكية ونظرية الاحتمالات المطبقة في مجال اندماج الروبوتات متعددة المستشعرات." "هو قال.
الطريقة: مجموعة متنوعة من التكنولوجيا لتحقيق مزايا تكميلية
ما هي طرق تحديد المواقع والملاحة المستقلة للروبوت؟ في الواقع ، تتسق القيادة الذاتية للسيارات وتقنية تحديد المواقع والملاحة الجزئية المستقلة التي تستخدمها الروبوتات. قال تشين جينبي ، الرئيس التنفيذي لشركة شيهيرو بوزيشن ، للصحفيين إن الشركة تستخدم مزيجًا من تقنية تحديد المواقع بتقنية الليدار والملاحة وتكنولوجيا الاستشعار لتحقيق دقة تحديد المواقع بحوالي متر واحد وإكمال تحديد الموقع الأولي في ثلاث ثوانٍ.
ما يسمى ملاحة ليدار هو تركيب عاكس ليزر مع وضع دقيق حول مسار القيادة. يرسل الروبوت شعاع ليزر عبر الماسح الضوئي ويجمع شعاع الليزر المنعكس بواسطة العاكس لتحديد موقعه الحالي ومساره ، ويحقق التوجيه من خلال عملية هندسية مثلثة مستمرة. بالإضافة إلى وظائف تحديد المواقع وتحديد المواقع ، فإن ليدار أيضًا وظائف تحديد الهوية وتجنب العوائق.
قال Du Mingfang إن الليدار عبارة عن مستشعر نشط ، وبيانات الإدراك التي يوفرها أبسط بكثير وأكثر مباشرة من المعلومات المرئية ، مع حساب أقل عند المعالجة. لكن العيب هو التكلفة العالية ، وسوء الإخفاء ، و "التلوث" للبيئة ، والمعلومات ليست غنية بما فيه الكفاية.
من المفهوم أن روبوت Suning والملاحة المستقلة للمركبة غير المأهولة تتبنى "ليدار متعدد الخطوط بالإضافة إلى نظام تحديد المواقع العالمي بالإضافة إلى الملاحة بالقصور الذاتي وغيرها من وضع تحديد المواقع الانصهار متعدد المستشعرات". على وجه التحديد ، أولاً ، يتم استخدام lidar لرسم خرائط البيئة للحصول على خريطة سحابة نقطة سابقة ، ويتم تحديد الموقع العالمي للجهاز مبدئيًا من خلال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والملاحة بالقصور الذاتي. بعد ذلك ، تتم مطابقة بيانات مسح lidar مع خريطة سحابة النقطة السابقة للحصول على موقع عالمي أكثر دقة وتحقيق تحديد المواقع بدقة والتنقل المستقل. على مستوى الإدراك ، يدمج ليدار الرؤية لتحديد المشاة والمركبات والعقبات من حولهم في الوقت الفعلي ، مما يوفر أساسًا لتخطيط مسار الالتفاف الأمثل.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك الملاحة بالقصور الذاتي ، والتي تشير إلى تركيب الجيروسكوب على الروبوت أو السيارة غير المأهولة ، وتركيب كتلة تحديد المواقع على الأرض في منطقة القيادة ، من خلال حساب إشارة انحراف الجيروسكوب (المعدل الزاوي) وجمع كتلة إشارة تحديد المواقع الأرضية لتحديد موقعها واتجاهها ، وذلك لتحقيق التوجيه. قال الشخص المسؤول عن Suning في مقابلة مع Science and Technology Daily أن تقنية الملاحة بالقصور الذاتي لها تحديد المواقع بدقة ، وعبء عمل صغير من معالجة الأرض ومرونة مسار قوية. ومع ذلك ، فإن تكلفة التصنيع مرتفعة ، وترتبط دقة وموثوقية التوجيه ارتباطًا وثيقًا بدقة تصنيع الجيروسكوب ومعالجة الإشارات اللاحقة. باختصار ، لا تستطيع وسيلة تقنية واحدة حل جميع المشكلات.
التحديات: استهلاك الطاقة والتكلفة وقضايا التصنيع التي يتعين حلها
في الوقت الحاضر ، ينقسم تطبيق تحديد المواقع المستقل وروبوت الملاحة بشكل أساسي إلى فئتين ، أحدهما هو الاستخدام العائلي للروبوت الكاسح ورعاية الأسرة ، والروبوت المصاحب. قال تشين شيكاي ، الرئيس التنفيذي لشركة Silan Technology ، إن سيناريوهات التطبيق هذه يمكن تلخيصها على أنها "تكوين صفري" ، من حيث استخدام المستهلك ، يجب أن تكون بسيطة قدر الإمكان ، ويمكن استخدامها عند إعادة الشراء. والآخر في السيناريو التجاري ، والذي يتطلب عملية التكوين المسبق بموثوقية عالية وقابلية للتوسع.
قال تشن شيكاي إن نظام الملاحة وتحديد المواقع الشخصية في المنزل يجب أن يحل تحديات استهلاك الطاقة والحجم والتكلفة. في الوقت الحالي ، كل من خوارزمية التعريب في الوقت الفعلي وإنشاء الخرائط (SLAM) ونظام تخطيط المسار لها درجة عالية من التعقيد. "بالنسبة للإنسان الآلي الذي يجتاح الأرض ، قد يكون للبطارية نفسها سعة تزيد عن 20 واط / ساعة فقط. إذا وضعت جهاز كمبيوتر محمول عليه لتشغيل خوارزمية SLAM ، فقد تنفد طاقته في أقل من ساعة ، والتي غير مقبول على الإطلاق ".
بالإضافة إلى ذلك ، عندما يتم تشغيل الروبوت الجديد لأول مرة ، فإنه لا يعرف بنية البيئة المنزلية ويحتاج إلى رسم خريطة مسبقًا. قال تشين "هذا تناقض". من المتوقع أن تعمل الروبوتات على الفور عندما تكون في البيئة ، ولكن تحتاج الخوارزميات السائدة أيضًا إلى بيئة مبنية مسبقًا أو مستكشفة ، وفي هذا المجال ، "هناك بعض الأعمال التي يتعين على الصناعة القيام بها." قال تشين على سبيل المثال ، يمكن تخطيط مسار أولي ، ويمكن تحسين المسار وتحسينه تدريجيًا مع استخدام الروبوت واستكشافه.
في السيناريوهات التجارية أو المهنية ، تكمن صعوبة أنظمة الملاحة المستقلة في أن مساحة الخريطة في السيناريوهات التجارية كبيرة ، حتى أكثر من عشرات الآلاف من الأمتار المربعة. "حاليًا ، أنظمة SLAM كثيفة الذاكرة والحوسبة. كيفية جعلها تعمل في مثل هذا المشهد الكبير تمثل تحديًا كبيرًا لأنظمة الملاحة وتحديد المواقع." قال السيد تشين إن الحل يكمن في امتلاك أجهزة قوية ، إلى جانب تحسين أفضل للبرامج والخوارزميات. "في الوقت الحالي ، لا ينبغي أن يشتمل نظام الملاحة وتحديد المواقع المؤهل على الليدار فحسب ، بل يجب أن يحتوي أيضًا على مستشعرات بصرية وموجات فوق صوتية ، ويجب إجراء الاندماج المقابل في خوارزمية الملاحة وتحديد المواقع. قد لا يكون هذا التكامل صعبًا أكاديميًا أو خوارزميًا ، ولكن يجب مراعاة مشاكل التصنيع ، على سبيل المثال ، العديد من أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هي منتجات غير قياسية ، وأجهزة استشعار الرؤية العميقة لها مواصفات مختلفة ومواقع تركيب مختلفة ، وهناك تحديات في كيفية توفير واجهة موحدة موحدة للعملاء لاستخدامها. "
