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自主研发激光雷达:针对不同应用场景开发新产品

2017-04-28 08:54
木中君
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2014年春节刚过,上海郊区的一家工厂,灯火通明。

陈士凯和合伙人忙得连轴转。白天在办公室里开发系统,傍晚又开车去几百公里外的工厂组装激光雷达设备。

如今回忆起来,那段日子确实颇为辛苦,不过好在值得。

陈士凯在2013年10月创办思岚科技,开发基于激光雷达的机器人定位导航解决方案。其产品有激光雷达扫描测距传感器RPLIDAR、同步定位与建图解决方案SLAMWARE及可扩展的通用型机器人整机平台Zeus。

◆ 思岚科技创始人陈士凯

去年,RPLIDAR共售出上千套。

“能自己跑过来的垃圾桶”

2013年10月,陈士凯正式成立思岚科技。“思岚”与“SLAM”谐音,“岚”为山间雾气,与“RoboPeak”中“Peak”意义相契。4年前,他在工作之余组建团队RoboPeak,意欲撇开打工之路,开创一番事业。

在英特尔开发操作系统时,他与几位同在互联网行业的校友时有相聚。大公司虽名声在外,平台颇大,但总有那么些“养老”氛围,这不是他们想要的。2009年9月,陈士凯牵头成立RoboPeak,打算先在业余时间做机器人相关的技术研发,待时机成熟再正式创业。

酷,与自身工作背景契合,有发展前景,是他选择做机器人的主要原因。当时,iPhone这样的智能移动设备风头正劲,业内流传着PC与笔记本将衰退的说法。

陈士凯等人也认同此观点,他们认为IT行业将趋向便携移动设备发展,不过这样的设备多需要人主动携带,这与发明智能设备是为了解放人工的初衷相悖,更具独立性的智能机器人才是未来的主流。

机器人的种类颇多,简单可分为家用与工业用两类。陈士凯想做一款“大家都能用得到的机器人”,选择了前者。当时市面上虽有家用机器人,但需手动遥控,机器不能“自主”移动。要想让机器实现智能化的“自主”移动,需要先使它具备了解环境的能力,即定位与图像构建。

某天,陈士凯在床上吃完东西,得扔垃圾,可是垃圾桶在门边,他懒得起身,“要是我喊一声,垃圾桶能自己跑过来就好了”。他把这个想法和团队里的朋友一聊,考虑到从头开发一款自主导航的垃圾桶机器人难度过高,大家又都是在业余时间做这件事,时间恐怕有点紧张,便商量着先找个切入点来做。

从激光雷达传感器入手

当时市面上已有不少语音识别方案,要想让机器人接收到人的指令并不难,难在如何让它移动到用户所需要的位置。解决这一点,一是定位,可在SLAM定位导航系统的基础上开发;二为移动,为避免在移动过程中与家装家具碰撞,机器人需对家中的构造有所了解。

陈士凯先想到用摄像头的视觉方案来解决这一点,“像人一样,用眼睛了解周边世界”。做出来才发现,环境的明暗度会影响摄像头的工作能力,环境变暗,摄像效果明显变差;另外,当时的摄像系统所绘制出的地图精度也不足。

他搜寻起其他解决方案。在浏览国外的相关论文中,陈士凯注意到激光雷达传感器。激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。

他想起之前曾看过的电影《普罗米修斯》中,演员在山洞中丢出一个激光球,就得到了山洞环境的扫描数据。 在那些论文与关联视频中,这样的效果确实可以实现。激光雷达应用在机器人上,可以使其高精度地构建绘制出室内的构造,同时完成定位。

当时做激光雷达的公司寥寥无几,且主要用于军工,价格昂贵,“不妨我们自己研发”。

2010年起,陈士凯带领团队着手研发激光雷达核心元器件。次年,在SLAM定位导航技术基础上,团队做出的传感器已能初步完成移动过程中对房屋内部结构的实时构建。接下来主要是对软件系统的开发与硬件的机械设计。借力3D打印,他们做出了激光雷达的第一代样机RPLIDAR A1。其测量半径为6米,采样次数为每秒2000次,功耗约60瓦,篮球大小,厚度约8cm。

2012年,国内涌起一波智能硬件的热潮。而由于团队成员不时会外出参展演讲,有不少公司主动前来向RoboPeak寻求合作。更有甚者,直接来一句,“你们快成立公司吧,我们好下单!”

再推整机平台Zeus

要批量生产,业余爱好者的身份显然不再合适,加之技术积累相对成熟,2013年10月底,陈士凯正式成立思岚科技。

次年4月,团队此前签约的300套激光雷达传感器陆续出货。陈士凯规划起公司下一阶段的产品。10月,他和磐谷创投敲定了天使轮融资事宜。

出于资本风向的推动,也考虑到软件系统的兼容性等问题,陈士凯想到将开发出的软件系统集成到芯片上,立项SLAMWARE。

SLAMWARE是一种单模块化的机器人自主定位导航系统,集成了基于激光雷达的同步定位与建图及配套的路径规划功能。2015年年初,SLAMWARE芯片原型研发完成。

◆SLAMWARE芯片

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