機器人移動的一小步，是科技變革的一大步

原標(biāo)題：機器人移動的一小步，是科技變革的一大步

有想過嗎

為什么不用人工干預(yù)

掃地機器人可以清潔到各個角落

博物館內(nèi)的機器人在室內(nèi)穿梭自如

自動駕駛汽車在園區(qū)內(nèi)無障礙行駛

……

這一切都離不開 “動”——包括精準(zhǔn)定位、快速建圖、路徑規(guī)劃、自動避障等在內(nèi)的機器人的運動智能。

自從有了人工智能概念之后，人類一直想讓計算機擁有“聽、說、看、動”的多種能力，從而讓機器變得更強大。在前幾期，我們介紹了“看的能力”——視覺識別系統(tǒng)《AI應(yīng)用 | 從模仿到超越,視覺智能下一步會怎樣進(jìn)化？》、“聽的能力”——語音識別系統(tǒng)《AI應(yīng)用 | 語音識別，讓機器聽懂這個世界》，這一期介紹“動的能力”——導(dǎo)航系統(tǒng)，看看它是如何應(yīng)用到行業(yè)之中的。

不斷學(xué)習(xí)人類的導(dǎo)航系統(tǒng)

在“動”方面，機器人再次借鑒了人類的能力。比如人能從位置A走到位置B，真的靠腿走的？

答案是否定的。因為“走”這個動作只是行為，走過去的最核心問題是“怎么走？”

這就涉及到：你在哪？目的地是哪？有什么路線可以選擇？

人類是怎么解決這些問題的？計算機又是如何解決這個問題的？不得不說，在人工智能這條道路上，計算機一直是先模仿再超越人類。大腦中存在三種“導(dǎo)航細(xì)胞”：

• “位置細(xì)胞(Place cells)” 能繪制所處地點的地圖，當(dāng)經(jīng)過某地時，它們能指出所在位置。
• “頭部方向細(xì)胞(head direction cells )”就像一個指南針，告訴我們該朝哪個方向前進(jìn)。
• “網(wǎng)格細(xì)胞(grid cells)”則通過一個類似航海中使用的經(jīng)緯儀告訴我們已經(jīng)行進(jìn)的距離。

三種“導(dǎo)航細(xì)胞”的合作能準(zhǔn)確帶我們到達(dá)目的地，這也是計算機“能動”的原理之一。

機器人導(dǎo)航四步走

對于計算機尤其是機器人而言，移動的原理跟人類相似。移動之前，也是自問三個問題：“我在哪里？”、“我要去哪？”、“我怎么到達(dá)那里？”

在邏輯上想明白了，就剩下技術(shù)實現(xiàn)了。

賓夕法尼亞大學(xué)的Vijay Kumar教授曾講過，任何系統(tǒng)的導(dǎo)航，都由四部分組成：

• 狀態(tài)估計（State Estimation）：實現(xiàn)機器人的定位和感知。
• 建圖（Mapping）：建立所在環(huán)境的地圖（如果事先沒有給地圖的話）。
• 規(guī)劃（Planning）：制定行走的路線。
• 控制（Control）：控制機器人按照導(dǎo)航走。

從當(dāng)前的發(fā)展情況看，機器人在特定場景的移動已經(jīng)與人類相似。就以機器人移動最復(fù)雜的應(yīng)用場景——自動駕駛來說，業(yè)內(nèi)也在不斷突破，而在一些固定場景下的銀行、酒店等服務(wù)型機器人，導(dǎo)航和移動也逐漸成熟了。

其實，實現(xiàn)導(dǎo)航的每一部分都有很多方法和技術(shù)。常用的技術(shù)是SLAM（Simultaneous Localization And Mapping，同步建圖與定位），像百度機器人導(dǎo)航和視覺解決方案用的就是該技術(shù)。

路徑規(guī)劃考慮是實現(xiàn)

有了定位和地圖，可以開始導(dǎo)航了。就像手機導(dǎo)航一樣，我們需要知道起點和終點，然后找到一條路。

關(guān)鍵就在“路”的選擇上，需要考慮很多因素。

舉個例子，人在北京，打算自駕去拉薩。怎么走？兩點之間直線最短。但是不能這么走，因為直線上可能有河、山、峽谷，汽車開不過去。所以路徑規(guī)劃既要保證路程最短，也必須做到行得通。

機器人的移動也同理，需要考慮全局規(guī)劃（路徑短）和局部規(guī)劃（繞障礙），得到最佳的路徑。最后控制機器人按照既定路線到達(dá)目的地。

“動起來”讓機器人更有趣

通過這種介紹，基本了解現(xiàn)在機器人“能動”的原理了，這也是機器人的核心能力之一。這與 “聽、說、看”等其他綜合能力和技術(shù)在一起，才能構(gòu)成完整的“機器人”的能力。

而百度云也有智能服務(wù)機器人開放平臺，聚焦在核心技術(shù)賦能，幫助各行各業(yè)的機器人開發(fā)者升級技術(shù)、降低成本，開放軟硬一體化的開發(fā)者平臺，進(jìn)而降低整個機器人產(chǎn)業(yè)的技術(shù)門檻，提升服務(wù)體驗。

當(dāng)前看到的，類似掃地機器人、大堂答疑機器人這種能移動的服務(wù)型機器人正進(jìn)入各行各業(yè)，在酒店、餐飲、政務(wù)、零售、銀行、機場等場景下發(fā)揮著作用，這也是人工智能在行業(yè)中應(yīng)用之一。

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