北京渡众机器人科技有限公司-自主导航在履带式移动平台中的应用
北京渡众机器人科技有限公司-自主导航在履带式移动平台中的应用
自主导航履带机器人视频
渡众自主导航履带机器人采用履带式差速机械机构，具有极强的地形适应能力，专为特殊作业环境设计，适用于各种室内、室外复杂环境。车身配置多种传感器，实现数据采集分析和预警、自动驾驶、红绿灯识别、障碍物识别等功能。
一、产品优势
渡众自主导航履带机器人是北京渡众研发的可扩展通用型机器人平台，内置了多传感器融合的自主定位导航技术，用户可根据实际需求搭载多种定位传感器，加装各种业务功能模块，实现不同应用需求。
二、产品特点地下车库、地上兼容的高精地图视频
1、高精建图
基于激光雷达SLAM系统建图方法，可实现厘米级的高精度导航地图绘制，可实现室内高精地图、室外高精地图，也可实现室内、室外环境无缝衔接的高精地图。
SLAM建图主要有三个过程：
(1)预处理：对雷达形成的点云原始数据进行优化，剔除一些有问题的数据，或者进行滤波。
(2)匹配：把当前这一局部环境的点云数据在已经建立的地图上寻找对应的位置，进行匹配。
(3)地图融合：将来自激光雷达的新一轮数据拼接到原始地图当中，最终完成地图更新。
橘色为地下停车库的高精地图，绿色为地上高精地图示例
矿区非结构化道路高精地图构建示例
城市机构化道路高精地图构建示例
厂区结构化道路高精地图构建示例
2、自主定位和导航
机器人内置了多传感器融合的自主定位导航算法，传感器先对周边的环境进行扫描，然后搭建一个与真实的环境一致的地图，同时对机器人所在的位置进行定位，并且规划出一条正确的路径，最后引导机器人安全的抵达指定的位置。
智能巡检机器人完美实现在室内，地下停车场，高楼小区，植被茂密公园等弱GNSS区域的定位导航，可同时实现室内、室外环境定位导航的无缝衔接，让机器人不再迷航。
3、路径规划和自主避障
即目标点A到B之间的导航规划能力，路径规划分为：全局规划和局部规划。
全局规划：是最上层的运动规划逻辑，按照机器人预先记录的环境地图并结合机器人当前位姿以及任务目标点的位置，在地图上找到前往目标点最快捷的路径。
局部规划：当环境出现变化或者上层规划的路径不利于机器人实际行走的时候(比如机器人无法按照规划的路径完成特定转弯半径的转向)，局部路径规划将做出微调。这两个层次的规划模块协同工作，渡众机器人就可以实现从A点到B点的智能移动。
4、多传感器融合技术
机器人平台标准配置了激光雷达，陀螺仪、惯导和GNSS等多种定位传感器和融合算法。激光雷达+GPS+IMU+轮速计的传感器融合的定位系统，更加准确地感知周围的环境。相对于独立系统，多传感器融合定位系统可以做出更好、更安全的决策。
5、定制化OEM
接口丰富，扩展性强，载重大，满足用户二次开发，也可根据需求选配不同的传感器。
6、智能化安防巡检
安防巡检机器人，依托北斗定位、云服务等高新技术，并结合智能机器人云管理平台，专为安全防爆打造，满足原地转向动力学特性，12小时超长续航，配合换电可实现全天候运行，满足绝大多数自动驾驶工况需求。
7、教育教学
渡众自主导航机器人平台提供了从线控车辆底盘到硬件传感器集成方案，产品组成形式为“纯电无人线控底盘+高扩展性硬件结构平台+多传感器套件”，符合开发者、高校真实研发过程中的工程性需求。
三、产品功能
1、高精建图
基于激光雷达的SLAM基础建图构建。在SLAM算法构建中，激光雷达化身“智能采集终端”，众包生产“动态高精地图数据”，动态高精地图的本质是实时交通数据的时空载体，众包数据是高频更新的核心。主要通过如下几个步骤进行实时建图：
1)实时构建高精度地图：即基于视觉或激光点云数据建图，并与云端融合冷启动从0-1构建全路网高精地图提升高精地图“广度”。
3)自建“记忆地图”：通过自建局部记忆地图支持记忆泊车、园区记忆式自动驾驶“记忆地图”提升驾驶体验；
4)上报事件型动态信息：通过事件型动态信息采集与上报(施工、拥堵、事故等)构建高精地图“动态信息层”。
2、自主定位导航
采用多传感器融合方法实现自主导航定位。在多传感器融合导航定位过程中，通过激光雷达、超声波传感器、视觉传感器等采集相关信息并运用融合算法得到机器人位姿、轨迹及障碍物的位置信息等，进而为导航定位提供依据。
3、自主路径规划和避障
机器人具有高效的自主运动能力，包括自主路径规划，自主避障等，具有复杂环境下稳定、可靠的自适应能力。
4、安防巡检
工业智能巡检机器人配置多种高精度传感器，实现数据采集分析和预警等功能，可代替人工应用于危化场站、城市管线道路等易燃易爆等场合，执行全天候不间断巡检任务。
5、教育教学
在自动驾驶技术领域，智能车的成本高昂，使得很多研发团队只能望而却步。而渡众机器人开发套件可以帮助广大师生在享受同等研究条件的情况下大幅降低成本和门槛，非常适合高校团队的技术研发。
四、规格参数
五、核心技术
1、SLAM自主导航
SLAM是机器人定位与建图的关键性技术，渡众履带式机器人平台采用了融合视觉，激光、陀螺仪和GNSS、相机等多种传感器的SLAM技术，该项技术能有效的弥补各传感器的局限性，增强机器人在不同环境下的适用能力，提高了系统在综合场景下的稳定性。
2、场景识别
渡众履带式机器人平台具备激光和视觉传感器的场景识别能力，通过提取和匹配场景特征来实现大场景下的自动闭环检测和全局优化，结合可通行区域检测算法可实现完全自主的高精度地图绘制。
3、路径规划和运动控制
基于系统的自主导航算法，机器人自主规划最优路径，保障其在最短时间和最短路径到达指定目标点。导航中会用到两种路径规划，即全局路径规划global_planner和局部路径规划local_planner。全局路径规划一条尽量短并且易于执行的路径。
在全局路径的指导下，机器人在实际行走时还需要考虑周围实时的障碍物并制定避让策略，这就是局部路径规划要完成的事，可以说机器人的自主导航最终是由局部路径规划一步步完成的。基于A*算法，将动态障碍物、运行时效、路径平滑性等约束做综合考虑，在复杂环境下有更优秀的表现。
局部路径规划
一旦机器人前往目的地的过程中遇到了新的障碍物，立刻停下来，等待障碍物离开或者重新规划路径。为此，我们采用改良的D*算法进行路径规划，这也是美国火星探测器采用的核心寻路算法。这是一种动态启发式路径搜索算法，它让机器人在陌生环境中行动自如，在瞬息万变的环境中游刃有余。
D*算法的最大优点是不需要预先探明地图，机器人可以和人一样，即使在未知环境中，也可以展开行动，随着机器人不断探索，路径也会时刻调整。
六、产品应用
1、智能安防巡检
智能巡检机器人适用于变电站、核电站、大型园区、危险化学品厂、石油化工厂、燃气化工厂、矿区等劳动强度大、作业程序复杂的困难地段保质保量完成巡检任务等现实问题。
2、教育教学
渡众自主导航机器人拥有高扩展硬件结构平台，智能搭配了多传感器套装——激光雷达、毫米波雷达、摄像头等硬件应有尽有。为了方便职业院校/本科院校更便捷的获取相关技术与知识，还提供丰富的开源文档、小车底层驱动开发、传感器驱动和供二次开发的各种程序包和开发套件，是科教行业的极佳移动开发平台。
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