時至今日，機器人已經成我們(men) 日常生活的重要參與(yu) 者，從(cong) 商場到超市，從(cong) 酒店到家中，機器人產(chan) 品已隨處可見。

麵對各式各樣的機器人產(chan) 品，不知你是否也會(hui) 有和我一樣的疑問——機器人是如何做到精準導航定位的？激光導航與(yu) 視覺導航又有何卻別？今天，我們(men) 就深入了解一番。

首先大家要明確一個(ge) 概念——同時定位與(yu) 地圖構建（簡稱SLAM），通常是指在機器人上，通過對各種傳(chuan) 感器數據進行采集和計算，生成其自身位置姿態的定位和場景地圖信息的係統。SLAM對於(yu) 機器人或其他智能體(ti) 的行動和交互能力至為(wei) 關(guan) 鍵，因為(wei) 它代表了自主移動的基礎：知道自己在哪裏，知道周圍環境如何，進而知道下一步該如何自主行動。

一般來講，機器人導航定位係統是為(wei) 以SLAM為(wei) 核心，融合路徑規劃和運動控製的一整套方案。按照核心功能模塊來區分，目前常見的機器人導航方案一般具有兩(liang) 種形式：激光導航和視覺導航。

丨激光導航

激光導航脫胎於(yu) 早期的基於(yu) 測距的定位方法(如超聲和紅外單點測距)。激光雷達(Light Detection And Ranging)的出現和普及使得測量更快更準，信息更豐(feng) 富。激光雷達采集到的物體(ti) 信息呈現出一係列分散的、具有準確角度和距離信息的點，被稱為(wei) 點雲(yun) 。通常，激光導航係統通過對不同時刻兩(liang) 片點雲(yun) 的匹配與(yu) 比對，計算激光雷達相對運動的距離和姿態的改變，也就完成了對機器人自身的定位。

激光雷達距離測量比較準確，誤差模型簡單，點雲(yun) 的處理也比較容易。同時，點雲(yun) 信息本身包含直接的幾何關(guan) 係，使得機器人的路徑規劃和導航變得直觀。激光導航理論研究也相對成熟，落地產(chan) 品更豐(feng) 富。但這種技術也有其無法忽略的問題——成本高、係統可靠一般。

無論是應用於(yu) 掃地機器人的低端雷達抑或應用於(yu) 商業(ye) 服務機器人的高端雷達，激光雷達的成本已經是機器人廠商成本的重要支出。此外，由於(yu) 激光雷達受限於(yu) 單一的信息采集模式，遇到走廊等相似場景容易出現“假回環”，易發生位置丟(diu) 失，並且在異常位置、開機重啟等情況下，激光雷達也很難進行快速準確的重定位。因此，在酒店、室外等場景中，采用激光雷達導航的機器人時常發生導航定位錯誤。

丨視覺導航

眼睛是人類獲取外界信息的主要來源，視覺導航也具有類似特點，它可以從(cong) 環境中獲取海量的、富於(yu) 冗餘(yu) 的紋理信息，擁有超強的場景辨識能力，且相對於(yu) 成本較高的激光雷達，視覺傳(chuan) 感器在成本控製上有著天然優(you) 勢。

由於(yu) 工作原理的不同，雖然視覺SLAM成本較低，但其本身需要較強的計算資源，對算法要求也較高，同時視覺SLAM的原理也隻是盡可能接近物理探測，因此在精度上略有不足。所以在具體(ti) 應用中，需要因地製宜，結合實際場景實用。

例如，在以掃地機為(wei) 代表的小型機器人底盤上，視覺導航方案是一種替代性的方案，可以取代現有的激光雷達方案，以更低的成本實現建圖、導航、避障甚至回充等功能，並且智能化程度更高，具有很強的交互潛力。但在以安全為(wei) 前提的服務機器人上，視覺導航更合理的使用方式是與(yu) 現有激光、裏程計等多傳(chuan) 感器融合，解決(jue) 假回環、重定位、深度測量等問題，進一步提高機器人的魯棒性，滿足更為(wei) 嚴(yan) 苛的使用需求。

當然，市場中也有個(ge) 別視覺導航係統精度十分優(you) 秀，如我們(men) 耳熟能詳的iRobot。這家公司的掃地機器人產(chan) 品多數搭載的自研視覺SLAM導航定位係統，其定位精度、導航穩定性十分被市場認可。無獨有偶，國內(nei) 立體(ti) 視覺方案提供商INDEMIND，所推出的機器人視覺導航定位解決(jue) 方案也十分值得稱道，該方案的可實現絕對定位精度<1%，姿態精度<1°的導航定位效果，同時還支持路徑規劃、智能避障、障礙物識別等功能。

總的來說，與(yu) 激光雷達方案相比，視覺導航是一個(ge) 維度更高、成本更低、適用性更強的機器人導航定位方案，未來，隨著算力的提升，算力成本的降低，視覺導航方案的成本可以進一步下探；伴隨研究的深入，視覺導航所帶來的環境語義(yi) 功能日趨完善，具有更高維度交互潛力的智能視覺機器人無疑在麵臨(lin) 下一輪競爭(zheng) 時更具優(you) 勢，因此，可以預見視覺導航方案廣闊的發展前景，視覺導航也必將成為(wei) 機器人導航領域的主流。