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SLAM是Simultaneous localization and mapping縮寫，意為“同步定位與建圖”，主要用于解決在未知環(huán)境運(yùn)動時的定位與地圖構(gòu)建問題
SLAM的典型應(yīng)用領(lǐng)域
SLAM可以輔助機(jī)器人執(zhí)行路徑規(guī)劃、自主探索、導(dǎo)航等任務(wù)。國內(nèi)的科沃斯、塔米以及最 新面世的嵐豹掃地機(jī)器人都可以通過用SLAM算法結(jié)合激光雷達(dá)或者攝像頭的方法，讓掃地機(jī)高效繪制室內(nèi)地圖，智能分析和規(guī)劃掃地環(huán)境，從而成功讓自己步入了智能導(dǎo)航的陣列。
VR/AR方面：輔助增強(qiáng)視覺效果。SLAM技術(shù)能夠構(gòu)建視覺效果更為真實的地圖，從而針對當(dāng)前視角渲染虛擬物體的疊加效果，使之更真實沒有違和感。VR/AR代表性產(chǎn)品中微軟Hololens、谷歌ProjectTango以及MagicLeap都應(yīng)用了SLAM作為視覺增強(qiáng)手段。
無人機(jī)領(lǐng)域：地圖建模。SLAM可以快速構(gòu)建局部3D地圖，并與地理信息系統(tǒng)（GIS）、視覺對象識別技術(shù)相結(jié)合，可以輔助無人機(jī)識別路障并自動避障規(guī)劃路徑，曾經(jīng)刷爆美國朋友圈的Hovercamera無人機(jī)，就應(yīng)用到了SLAM技術(shù)。
無人駕駛領(lǐng)域：視覺里程計。SLAM技術(shù)可以提供視覺里程計功能，并與GPS等其他定位方式相融合，從而滿足無人駕駛精準(zhǔn)定位的需求。例如，應(yīng)用了基于激光雷達(dá)技術(shù)Google無人駕駛車以及牛津大學(xué)MobileRoboticsGroup11年改裝的無人駕駛汽車野貓(Wildcat)均已成功路測。
借助路線跟隨導(dǎo)航技術(shù)，AGV實際上可以通過物理路線，例如：磁帶、感應(yīng)線(安裝在地板內(nèi)/下方)或涂漆線引導(dǎo)車輛通過設(shè)施。
這種方法的工作方式如下：車輛配備一個傳感器可以“向下”觀看地板的路線。接著，傳感器會測量左右誤差，并使用此信息校正車輛的軌跡。
這種簡單的AGV導(dǎo)航方法非常適用于車輛繞環(huán)路連續(xù)行駛的運(yùn)作方式。汽車制造業(yè)是一個常見的例子，其中移動機(jī)器人會在工作站之間移動零件。
從優(yōu)勢方面分析，路線跟隨導(dǎo)航相對簡單、非常可靠、準(zhǔn)確及穩(wěn)定。但是，它也有缺點。
l 首先，部署和未來修改路線都需要耗費(fèi)時間。對于采用安裝在地板本身的感應(yīng)線方式，這個問題尤其顯著。
l 雖然未必不可能，但管理一批路線跟隨車輛可能相對困難，尤其在幾條路線需要重疊交叉的情況。對于復(fù)雜的安裝，流量管理也可能非常困難。
l 路線本身也可能需要維護(hù) 。例如：磁帶會隨著時間流逝而遭受磨損。
標(biāo)簽跟隨導(dǎo)航的工作方式，與物理線跟隨方式大致相同。但是，在這種情況下，AGV會通過諸如QR碼、RFID標(biāo)簽，或嵌入地面的磁力點標(biāo)簽引導(dǎo)車輛在設(shè)施中運(yùn)行。
無論采用哪種類型的標(biāo)簽，車輛都會配備特定傳感器來遵循這些標(biāo)簽所定義的路線。從這個意義層面上分析，這種方法類似于沿線行駛。標(biāo)簽跟隨是電子商務(wù)中的參考方式，因為簡單的路徑部署是這類業(yè)務(wù)的常態(tài)。
因此，標(biāo)簽導(dǎo)航的優(yōu)缺點與以下路線跟隨技術(shù)極為相似：標(biāo)簽需要花一些時間才能進(jìn)行物理安裝(并在將來進(jìn)行修改)，并且隨著時間的流逝需要維護(hù)。但是，標(biāo)簽導(dǎo)航的運(yùn)行非?？煽壳覐?qiáng)大。
通過直接比較路線跟隨和標(biāo)簽跟隨AGV導(dǎo)航方法，我們可以看到這些方法的優(yōu)點和缺點非常相似。沿線車輛在定位精度方面略微領(lǐng)先(例如：提取和放置物品，以及?？恳赃M(jìn)行充電時)，但是，它們的行駛速度通常比標(biāo)簽跟隨AGV更慢。
激光三角定位的工作原理(有時也稱為激光目標(biāo)導(dǎo)航，或簡稱激光導(dǎo)航)類似于全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航。
激光三角定位至少使用三個參考值來進(jìn)行車輛位置的三角定位。但是，有別于使用衛(wèi)星科技的全球定位系統(tǒng)(GPS)導(dǎo)航，此方法使用位于車輛頂部的激光掃描儀。這些激光束能夠反射出環(huán)境中經(jīng)由專業(yè)安裝的激光三角反射目標(biāo)。
由激光三角定位驅(qū)動的自動導(dǎo)航車(AGV)依賴需專業(yè)安裝的反射鏡識別。有別于路線和標(biāo)簽跟隨的AGV車輛，這些導(dǎo)航技術(shù)基于地面物體執(zhí)行AGV任務(wù)邏輯，而使用三角定位則可以使用軟件對任務(wù)邏輯進(jìn)行編程。
如同路線跟隨導(dǎo)航技術(shù)，激光三角定位導(dǎo)航技術(shù)非?？煽俊Ｋ哂懈叨染?確定位(這是有效提取、放置和車輛充電的必需因素)，而且車速可能相對更快。
另外，由于這項技術(shù)使用虛擬路徑而不是物理路徑，因此維護(hù)成本較低，比起路線跟隨和標(biāo)簽跟隨導(dǎo)航更容易進(jìn)行有效的車隊和交通管理。路線修改也非常快速簡單，除非進(jìn)行重大更改才需要額外安裝現(xiàn)場反射器。
無論如何，這項技術(shù)也有缺點：
l 激光三角定位系統(tǒng)可能需耗費(fèi)大量時間進(jìn)行設(shè)計和安裝。這項工作始于計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)軟件，技術(shù)人員通常使用該軟件來設(shè)計整個站點的反射器部署，接著安裝反射器，然后由合格測量員進(jìn)行幾天工作，以準(zhǔn)確地測量反射器位置并創(chuàng)建AGV將使用的地圖。
l 用于車輛定位(也稱為定位)的LiDAR激光掃描儀通常會安裝在車輛上方，以識別反射器并避免可能掩蓋這些參考元素的人類或可移動物體。這個額外組件會增加車輛成本，并有效限制車輛制造商使用某些類型的車輛，例如：無法在自動導(dǎo)航拖車(AGC)或“鼠標(biāo)型”自動導(dǎo)航車安裝額外傳感器。
依靠激光三角定位的自動導(dǎo)航車(AGV)系統(tǒng)可靠、精準(zhǔn)且快速。但是，它們的安裝成本很高，而且項目修改成本也可能很高。
視覺導(dǎo)航技術(shù)與人類如何看待世界的概念相似。它使用攝像頭代替我們的眼睛來識別環(huán)境中的特征。然后再將這些與3D地圖進(jìn)行比較，從而使車輛能夠計算位置并進(jìn)行導(dǎo)航。
視覺導(dǎo)航AGV的安裝非常簡單快捷，因為視覺導(dǎo)航不需要對站點的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行任何更改：用戶只需沿著路線駕駛車輛并持續(xù)收集圖像，從而了解路線和位置并構(gòu)造3D地圖。
維護(hù)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)的時間和成本也很低，因為更改路線只需由操作人員重新培訓(xùn)車輛，并在所需的新路線周圍手動駕駛。
但是，這項技術(shù)存在視覺相關(guān)系統(tǒng)的常見缺陷：
l 光照條件的變化(例如：眩光或黑暗)可能會影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
l 隨著環(huán)境發(fā)生變化，相機(jī)和圖像分辨率可能會產(chǎn)生類似的變化效果。
視覺導(dǎo)航AGV系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施成本較低，而且僅需少量維護(hù)工作。但是，由于光線變化的影響，它們的精準(zhǔn)度和可靠性通常不如其他AGV導(dǎo)航系統(tǒng)。
自然特征導(dǎo)航(有時稱為自然導(dǎo)航或SLAM導(dǎo)航)使用激光掃描儀，例如 :車輛的內(nèi)置安全掃描儀。它會將當(dāng)前的2D掃描圖像與先前創(chuàng)建的地圖進(jìn)行比較，以計算車輛的位置。
使用基于SLAM自然特征導(dǎo)航進(jìn)行導(dǎo)航的AGV，會將其周圍環(huán)境與之前創(chuàng)建的站點地圖相匹配。
自然特征導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合兩種方法運(yùn)作。這些方法包括：
l 掃描匹配 – 將掃描儀數(shù)據(jù)與參考圖進(jìn)行比較并不斷更新。
l 特征匹配 – 將數(shù)據(jù)與環(huán)境中的永 久“特征”(例如：墻和圓柱)進(jìn)行比較，而且不會覆蓋參考圖。
通過掃描匹配收集的原始激光數(shù)據(jù)與原始圖進(jìn)行比較，如果檢測到新物體則更新地圖。這種方法需要高質(zhì)量掃描才能正確匹配。采用的地圖類型(基于網(wǎng)格的單元格分辨率較低)也可能會對車輛定位精準(zhǔn)度產(chǎn)生不利影響。
相比之下，通過永 久性環(huán)境特征相對較少的匹配掃描，比如使用墻、立柱和永 久性安裝機(jī)械對車輛進(jìn)行定位的參考。這種方法具有高度穩(wěn)健性，因為它只需少量參考物件(即環(huán)境的5％或更少)來確保車輛的準(zhǔn)確定位。
除此之外，由于地圖永遠(yuǎn)不會改變，除非發(fā)生重大基礎(chǔ)設(shè)施變化(例如 ：移動墻)，否則精準(zhǔn)度會隨著時間推移而保持不變。
除非是最 具競爭力的AGV導(dǎo)航方法，否則采用自然特征技術(shù)無需對現(xiàn)場基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行重大更改，例如：安裝感應(yīng)線或磁帶、鋪設(shè)膠帶或設(shè)置用于三角定位的反射器。結(jié)果，無論是單個自動導(dǎo)航車還是大型AGV車隊，采用此技術(shù)驅(qū)動的AGV都易于安裝和維護(hù)。
與視覺導(dǎo)航相似的自然特征技術(shù)易于安裝，因為它所需的基礎(chǔ)架構(gòu)更改量很少。如果一個區(qū)域的自然特征很少，那么最多可能需要一些反射貼紙。
與激光三角定位類似，自然特征導(dǎo)航采用專屬的軟件工具，這些工具用于在安裝過程中對車輛的路線和動作進(jìn)行編程。
但是，由于自然特征仍是一項相對較新的技術(shù)，因此大多數(shù)供應(yīng)商尚未配備高級或非常直觀的軟件工具，這可能會使得安裝過程復(fù)雜化。例如：基于掃描匹配的自然特征導(dǎo)航通常需要諸如開源式機(jī)器人操作系統(tǒng)(ROS)之類的框架，這個框架能為此類制造商提供簡單的切入點，但需要大量時間和大量投資才能實現(xiàn)工業(yè)化。
如同激光三角定位系統(tǒng)，許多掃描匹配供應(yīng)商會建議車輛制造商在車輛上方安裝專用于導(dǎo)航的激光掃描儀，而不是使用車輛的腳踝高度安全激光掃描儀來定位數(shù)據(jù)。這種方法提高了車輛的成本，因為需要購買另一個組件，而且限制了可以生產(chǎn)的車輛類型。
往好的方面分析，使用自然特征導(dǎo)航來修改安裝(更新路線、更改操作)是一個快速及有效的過程，因為路徑是虛擬的，而且不需要費(fèi)時進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)更改。
車隊管理功能也廣泛應(yīng)用。但是，由于許多自然特征導(dǎo)航供應(yīng)商都是剛進(jìn)入市場的新公司，因此創(chuàng)新先進(jìn)的車隊解決方案仍然很少。
利用自然特征導(dǎo)航技術(shù)駕駛的車輛不需要進(jìn)行大量基礎(chǔ)設(shè)施更改，而且項目維護(hù)非常直接簡單。雖然采用掃描匹配在適應(yīng)環(huán)境變化方面不太穩(wěn)健，但此技術(shù)還是準(zhǔn)確可靠的。
有別于其他自然特征導(dǎo)航技術(shù)，BlueBotics的自主導(dǎo)航技術(shù)(ANT)使用特征匹配方法。這意味著它的車輛定位地圖是基于環(huán)境特征，而不是掃描匹配基于網(wǎng)格的地圖，根據(jù)特征與特征進(jìn)行比較，而不是在激光點與激光點之間進(jìn)行比較。
使用ANT導(dǎo)航技術(shù)可以將不同特征進(jìn)行比較，以實現(xiàn)精準(zhǔn)可靠的AGV定位和導(dǎo)航。
與其他自然特征解決方案類似，ANT導(dǎo)航技術(shù)的安裝簡便快捷，僅需少量的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)更改。由于路徑是虛擬的，因此路線的維護(hù)和修改也很快，而且更符合成本效益。ANT導(dǎo)航技術(shù)通常能提供與穩(wěn)健激光三角定位導(dǎo)航技術(shù)相似的準(zhǔn)確性和可靠性。
相比起其他自然特征產(chǎn)品，由于BlueBotics在工業(yè)AGV市場擁有20年豐富經(jīng)驗，因此ANT是一種更為成熟的產(chǎn)品 。另外，ANT地圖是基于特征而不是基于網(wǎng)格，因此在文件大小方面異常輕便，因此公司更易于處理。
ANT server軟件使得AGV車隊管理變得簡單，不同品牌的ANT驅(qū)動自動導(dǎo)航車(AGV)都可以通過相同平臺進(jìn)行，例如 ：ANT server(如圖所示)。
在安裝和管理AGV車隊時，BlueBotics的ANT server車隊管理軟件使得創(chuàng)建和管理車輛任務(wù)變得簡單直接，包括交通管理。
獨(dú)特的ANT server無需綁定車輛也能獨(dú)立操作，這意味著不同類型(甚至品牌)的ANT駕駛車輛可以無縫協(xié)作，從而擴(kuò)大用戶的選擇范圍。
總而言之，相比起大多數(shù)的AGV導(dǎo)航方法，ANT導(dǎo)航技術(shù)提供了更短的安裝時間和更低的基礎(chǔ)設(shè)施成本。而且它也非常準(zhǔn)確可靠，并通過其可選的ANT server軟件提供創(chuàng)新先進(jìn)的車隊管理。
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