我们经常能看见这样的场景:从晨曦微露的第一缕金黄,到夜幕低垂的最后一抹深蓝,无人清扫机器人默默地行驶在路上,守护着城市的洁净。
在支持机器人实现全天候工作能力的诸多要素中,感知技术是其中的关键一环。如果只采用一种感知方式,则会有一些局限:纯视觉感知在光线变化和恶劣天气下识别能力受限,难以妥善处理corner cases(边缘案例);纯雷达感知虽具全天候优势,但点云数据的置信度和语义信息不足,容易影响目标识别的精准度......为此,无人清扫机器人星筠®创新性地采用了多源异构传感器方案——以视觉AI为主导,结合多种传感器协同工作,并通过先进的感知算法处理和融合数据,有效提升机器人的环境适应能力和目标识别的准确性。这种方案不仅能够增强机器人长期作业的稳定性和智能决策能力,还能通过持续学习和优化来确保机器人在多样化城市环境中高效、安全地执行清扫任务。星筠®的多源异构传感器方案集成了非接触式传感器和接触式传感器,能实现全方位、多层次的环境感知。
其中,非接触式传感器包括高清可见光摄像头、红外热成像摄像头以及激光雷达,形成了“多维感知数据矩阵”。◉ 高清摄像头:具备高分辨率和宽视角,能够捕捉清晰的RGB图像,呈现周围环境的每一个细节,包括色彩、纹理和动态变化,为星筠®提供丰富的视觉信息;◉ 红外摄像头:在夜晚或光线不足的环境下,红外热成像技术能够穿透黑暗,探测热量差异,识别隐藏的障碍物或异常温度区域,确保系统在各种光照条件下都能保持高效的感知能力;◉ 激光雷达:能提供高精度三维点云数据,实现精确测距与障碍物检测,无论是在室内还是室外,激光雷达都可以不受光照条件的影响,提供稳定可靠的感知性能。而接触式传感器则是通过力接触获取硬度数据,不仅能保护作业机构,还能为视觉感知提供有效的监督信息。这些传感器的数据不是孤立的,而是通过算法进行融合,形成一个统一、高维度的感知画面,使每个像素有颜色、纹理、硬度等信息,再通过融合算法处理多源异构数据,能提高感知的精度和鲁棒性,大幅增强机器人对复杂环境的适应能力。融合算法在无人清扫机器人星筠®的自动驾驶系统中扮演着至关重要的角色,它负责处理和解释来自“多维异构数据矩阵”的海量信息,提供准确的环境理解和预测。◉ 环境状态自适应:通过远红外、可见光、激光雷达等多种传感器数据特征向量的交叉校验,自适应的应对逆光、夜晚、雨雾等各种不同场景;
◉ 目标识别与分类:在作业场景中识别行人、车辆、动物、静态障碍物和交通标识,准确识别红绿灯等交通信号,为机器人的行动提供决策依据;
◉ 场景建立与语义分割:利用传感器收集的点云数据和图像信息创建详细的场景地图,对其进行语义分割,识别出可行驶区域、人行道、交通信号灯等关键元素;
◉ 动态目标预测:面对人流或其他物体闯入等复杂场景,算法实时输出当前状态,并基于历史行为模式和当前环境条件预测周围物体的未来动作,便于机器人作出更合适的应急和作业策略;
◉ 未知小物体分析:通过连续的多张图像合成车辆前方道路上的各种凹凸变化,从而精确感知未知障碍物尺度,并通过接触式传感器判断物体硬度,决定是否“通过”或“收起”清扫机构。
在无人清扫机器人的发展历程中,传感器技术与感知算法的相互匹配、相互促进是技术革新的核心,其应用不仅提升了机器人的作业效率,也为机器人的安全性和可靠性提供了坚实的保障。