以新一代信息通信技術(shù)為主要驅(qū)動(dòng)力的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革蓬勃興起，5G技術(shù)落地商用、無人駕駛、智慧城市、智慧社區(qū)等成為熱門話題，而技術(shù)落地表現(xiàn)最為明顯的，是在于尋常百姓家的變化：智能音響、智慧屏電視、智能掃地機(jī)器人......

在智慧家庭領(lǐng)域，單就掃地機(jī)器人一個(gè)單品，數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)中國掃地機(jī)器人市場(chǎng)就有500億的規(guī)模。但GFK數(shù)據(jù)顯示中國家庭服務(wù)機(jī)器人在沿海城市的產(chǎn)品滲透率僅為5%，內(nèi)地城市僅為0.4%，與發(fā)達(dá)國家16%相比仍有較大差距。這其中的主要原因是掃地機(jī)器人價(jià)格偏貴，動(dòng)輒數(shù)千元的掃地機(jī)器人價(jià)格讓很多消費(fèi)者望而卻步；另外一個(gè)原因是，目前真正算的上智能掃地機(jī)器人的比例在3%左右，大部分掃地機(jī)器人還停留在“智障”階段，比如被卡在一個(gè)狹小空間不能動(dòng)彈的、有把家中萌寵的排泄物掃到各個(gè)角落的、有不會(huì)自己充電工作“殉職”的......現(xiàn)在，深圳一家專注于計(jì)算機(jī)視覺定位技術(shù)研發(fā)的創(chuàng)新型公司，通過算法創(chuàng)新和自研芯片，研發(fā)了獨(dú)特的機(jī)器人深度測(cè)距產(chǎn)品，不僅性能表現(xiàn)優(yōu)異，而且成本大幅降低。這將有望將機(jī)器人測(cè)距模塊價(jià)格大幅度下降，在關(guān)鍵核心零部件部分清除掃地機(jī)器的價(jià)格門檻，加速掃地機(jī)器人普及。

歡創(chuàng)科技創(chuàng)始人兼CEO周琨

這家公司就是Camsense【深圳市歡創(chuàng)科技有限公司】，它于2014年成立，一直致力于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)開發(fā)，其創(chuàng)始人兼CEO周琨是清華大學(xué)工程碩士導(dǎo)師，主要從事計(jì)算機(jī)視覺與圖像處理方向的研究，在該領(lǐng)域深耕長達(dá)17年之久。近日筆者專訪了周琨， 詳細(xì)了解了歡創(chuàng)科技的創(chuàng)新技術(shù)。

掃地機(jī)器人的挑戰(zhàn)

周琨首先給筆者秀了一個(gè)模塊，就是上圖，這是歡創(chuàng)科技于2018年推出的面向掃地機(jī)器人領(lǐng)域高性能的激光雷達(dá)產(chǎn)品——Camsense® X1，其性能指標(biāo)達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。據(jù)了解，該產(chǎn)品從2017年8月立項(xiàng)到2018年9月正式量產(chǎn)，僅在短短1年時(shí)間內(nèi)就完成了研發(fā)、大量的內(nèi)部測(cè)試以及早期客戶共同測(cè)試等流程。Camsense® X1具備高水平的測(cè)量距離以及測(cè)量精度。

周琨曾在2019大灣區(qū)國際科創(chuàng)峰會(huì)上指出機(jī)器人發(fā)展有三個(gè)核心技術(shù)：神經(jīng)系統(tǒng)、感知網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。神經(jīng)系統(tǒng)主要是讓機(jī)器人像人腦一樣思考決策，這其中涉及到與人工智能相關(guān)的大數(shù)據(jù)技術(shù)；感知系統(tǒng)，需要的是各種傳感器，比如視覺傳感器、攝像頭、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等；而運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，則需要借助雷達(dá)等技術(shù)。這三個(gè)技術(shù)都非常關(guān)鍵，但感知系統(tǒng)長期以來一直被忽視和低估，直到最近幾年，局面才得以改觀。

“掃地機(jī)器人的智能工作，首要解決的就是自主導(dǎo)航和避障，在早期的掃地機(jī)器人產(chǎn)品中，主要是通過單純的碰撞傳感器+基礎(chǔ)陀螺儀解決路徑規(guī)劃問題，機(jī)器人不是在看路，而是在隨緣的‘碰’路，同時(shí)對(duì)于自己掃過的地方記錄也不準(zhǔn)確，所以清掃成果就全憑運(yùn)氣。”周琨說到，“2010年，美國Neato公司首次把激光雷達(dá)引入到掃地機(jī)器人中，提升了清掃效果，但問題是激光雷達(dá)成本很高，難以普及。”

隨著技術(shù)的發(fā)展，整個(gè)激光雷達(dá)行業(yè)的成本都在明顯下降，掃地機(jī)器人配備的傳感器也越來越多了，而激光雷達(dá)作為“眼睛”成為掃地機(jī)器人的標(biāo)配已成為市場(chǎng)共識(shí)。例如360的T90掃地傳感器就配別了22種傳感器，而其“眼睛”就是裝備了Camsense歡創(chuàng)科技的激光雷達(dá)。

激光雷達(dá)導(dǎo)航效率非常高，用戶體驗(yàn)好，測(cè)距精準(zhǔn)，而且無論是白天還是黑夜都能夠工作，在建模導(dǎo)航方面完勝其它方案。

歡創(chuàng)科技如何突破？

周琨表示以前掃地機(jī)器人中的激光雷達(dá)成本占了機(jī)器人成本20%以上，導(dǎo)致產(chǎn)品只能做高端，很難普及，所以這個(gè)成本是第一大痛點(diǎn)，還有靠“碰”導(dǎo)航的機(jī)器人也影響了壽命，歸根結(jié)底缺乏一個(gè)低成本高精度的自主導(dǎo)航方案，Camsense歡創(chuàng)科技就是以此為突破口。

市面上掃地機(jī)器人采用的激光雷達(dá)，普遍對(duì)標(biāo)的都是Neato，采用工業(yè)級(jí)Sensor+DSP芯片的技術(shù)路線，雖然性能好了但是成本問題依舊沒有解決。而Camsense歡創(chuàng)科技采用的是獨(dú)創(chuàng)的消費(fèi)級(jí)面陣Sensor+自主研發(fā)的ASIC芯片，在保證產(chǎn)品性能甚至超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還把成本降下來了。據(jù)了解，基于此技術(shù)的激光雷達(dá)Camsense® X1垂直視野可達(dá)到30-40度，幀率達(dá)到2080Hz，為下游客戶在成本上節(jié)約了40%左右。

“激光雷達(dá)有幾種測(cè)距方式，第一種是幾何測(cè)距的視覺傳感器技術(shù)，主要通過對(duì)圖像拍照，利用基本原理進(jìn)行測(cè)距，這種技術(shù)適用于慢速移動(dòng)的機(jī)器人，適合在室內(nèi)中近距離測(cè)距。另一種是飛行時(shí)間的激光雷達(dá)傳感技術(shù)（TOF），適用于室外高速運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)距離測(cè)距。TOF距離近了反而不準(zhǔn)?！敝茜赋?，“所以我們采用的是基于幾何測(cè)距的視覺傳感器技術(shù)?！?

“我們的方案本質(zhì)是基于視覺傳感器，但是我們利用了激光光源，而且光源360度旋轉(zhuǎn)，所以我們也叫激光傳感器，但不同于車載領(lǐng)域的激光雷達(dá)靠激光發(fā)射和反射來測(cè)距，和毫米波一樣，本質(zhì)是利用電磁波原理?！彼忉屨f，“我們是利用激光光源打出一個(gè)圖案，然后攝像頭拍到這個(gè)圖案，利用幾何關(guān)系就可以把距離測(cè)算出來，這是我們消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品的定位原理，定位精度可以達(dá)到厘米級(jí)?！?

此外，Camsense歡創(chuàng)科技還有高精度定位系統(tǒng)——Camsense® M Pro，其本質(zhì)是激光光源+視覺傳感器的組合，該定位系統(tǒng)通過在周邊會(huì)布置發(fā)光源，發(fā)光源的位置都是已知的，最終利用PnP原理來測(cè)距，最終達(dá)到0.5mm級(jí)別的定位精度能力。

此系統(tǒng)主要運(yùn)用在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，可協(xié)助客戶的產(chǎn)品研發(fā)和測(cè)試、工業(yè)檢測(cè)等，目前已在華測(cè)檢測(cè)、360、海爾、美的等實(shí)驗(yàn)室落地商用。Camsense歡創(chuàng)科技成為業(yè)內(nèi)唯一一家同時(shí)具備提供激光雷達(dá)和高精度視覺追蹤系統(tǒng)的公司。

關(guān)于這個(gè)PnP原理原理，大家可以看看下面的解釋：

使用PnP原理來進(jìn)行測(cè)量和定位，需要預(yù)先知道被測(cè)量物體的幾何模型，這個(gè)幾何模型掌握的越精確，定位精度就越精確。測(cè)量時(shí)，首先需要提取出被測(cè)量物體上至少4個(gè)不共面的interesting point，然后可以根據(jù)這幾個(gè)point之間的幾何模型約束，從而唯一反解出物體的空間位置、姿態(tài)以及幾何尺寸。

基于單幀的單目空間測(cè)量與定位

由于基于單幀的單目測(cè)量需要預(yù)先知道被測(cè)量物體的幾何模型，從而在計(jì)算過程中可以引入約束進(jìn)行校驗(yàn)，因此可以非常精確的測(cè)量出物體的空間位置、姿態(tài)。例如Oculus的定位系統(tǒng)，其定位精度就可以達(dá)到2-3mm，比起Sony PSVR的雙目攝像頭來講，精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

數(shù)據(jù)顯示，2018年中國機(jī)器視覺市場(chǎng)規(guī)模首次超過100億元。隨著行業(yè)技術(shù)提升、產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛，未來機(jī)器視覺市場(chǎng)將進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2019年市場(chǎng)規(guī)模將近125億元。隨著人工智能技術(shù)深入普及，機(jī)器視覺市場(chǎng)必將快速擴(kuò)大，擁有創(chuàng)新技術(shù)的Camsense歡創(chuàng)科技也會(huì)迎來厚積薄發(fā)式的快速成長！

今日長纓在手，必定縛住蒼龍！