一、移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù)有多難？

在智能化浪潮推動(dòng)下，可移動(dòng)智能硬件系統(tǒng)的應(yīng)用正從服務(wù)于家庭的清潔機(jī)器人，逐步擴(kuò)展至工/商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域。而要想實(shí)現(xiàn)這類系統(tǒng)在精細(xì)場(chǎng)景下的靈活應(yīng)用，核心技術(shù)就在于能夠?qū)崿F(xiàn)自主移動(dòng)與動(dòng)態(tài)決策能力，對(duì)技術(shù)革新的要求不僅是多維度的融合，而且更復(fù)雜，比如：

需要通過(guò)激光雷達(dá)、視覺(jué)傳感器與慣性導(dǎo)航模塊，實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知與SLAM實(shí)時(shí)定位；

基于深度學(xué)習(xí)與強(qiáng)化學(xué)習(xí)的路徑規(guī)劃算法，支持動(dòng)態(tài)避障與最優(yōu)路線決策；

高精度電機(jī)控制與低功耗能源管理，能夠有效保障穩(wěn)定續(xù)航與靈活運(yùn)動(dòng)；

5G、邊緣計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)云端協(xié)同，賦予設(shè)備遠(yuǎn)程管理與自主進(jìn)化能力。

可以說(shuō)，可移動(dòng)智能硬件系統(tǒng)正以【感知-決策-執(zhí)行】的閉環(huán)能力重塑生產(chǎn)力邊界。但由于技術(shù)難度的復(fù)雜性，傳統(tǒng)硬件企業(yè)常面臨雙重困境：一方面需承擔(dān)千萬(wàn)級(jí)研發(fā)投入與過(guò)長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)周期，另一方面受限于因算法工程化能力薄弱導(dǎo)致的商業(yè)化進(jìn)程遲滯。

二、涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)的變革性創(chuàng)新

為突破行業(yè)共性技術(shù)瓶頸，涂鴉智能基于 TuyaOS 架構(gòu)打造了運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)，幫助開(kāi)發(fā)者降低移動(dòng)智能硬件的開(kāi)發(fā)門檻。它繼承了 TuyaOS 的一系列優(yōu)點(diǎn)，如強(qiáng)大的跨平臺(tái)兼容、低代碼開(kāi)發(fā)硬件傳感以及電機(jī)驅(qū)動(dòng)等，不僅提高了開(kāi)發(fā)效率，而且成功構(gòu)建覆蓋感知-決策-執(zhí)行的全棧式機(jī)器人技術(shù)矩陣。開(kāi)發(fā)者可直接進(jìn)行一站式應(yīng)用，目前已成功幫助各品牌客戶實(shí)現(xiàn)多品類移動(dòng)智能機(jī)器人的規(guī)?；涞?。

該方案的最大優(yōu)勢(shì)就在于，涂鴉在最小芯片資源中，利用運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)的跨平臺(tái)性能，實(shí)現(xiàn)了核心技術(shù)的突破，包括低成本的移動(dòng)定位算法、規(guī)劃算法、控制算法：

涂鴉在 SLAM 實(shí)時(shí)定位軟件工程中做了創(chuàng)新改進(jìn)，通過(guò)強(qiáng)化多線程并行計(jì)算能力，大大提升建圖定位的核心算法性能，完美解決了低特征場(chǎng)景（如純色墻面、重復(fù)結(jié)構(gòu)空間等）的建圖定位與重定位問(wèn)題；

利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)策略，涂鴉成功突破傳統(tǒng)規(guī)則系統(tǒng)的局限，解決了難以泛化的各類復(fù)雜場(chǎng)景脫困問(wèn)題；

改進(jìn)并解決了最優(yōu)覆蓋路徑規(guī)劃問(wèn)題。

最終經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用后的可靠反復(fù)測(cè)驗(yàn)，搭載涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品，在定位精度、任務(wù)完成率、能效比等關(guān)鍵算法性能指標(biāo)上，較主流友商方案實(shí)現(xiàn) 10%~20% 的顯著提升！

1.現(xiàn)階段，我們將逐步為開(kāi)發(fā)者提供多種技術(shù)支持：

2. 該系統(tǒng)在移動(dòng)機(jī)器人中的能力水平

以掃地機(jī)器人的應(yīng)用為例。目前相較于市面上同等規(guī)格的家用清潔機(jī)器人產(chǎn)品，涂鴉在部分關(guān)鍵指標(biāo)上都有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)：

2.1 高效的智能規(guī)劃清掃能力

相較于業(yè)界同等水平的清潔機(jī)器人，涂鴉提供的家居清掃規(guī)劃算法，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)與性能優(yōu)化層面展現(xiàn)了多重差異化優(yōu)勢(shì)，包括清掃效率和清潔覆蓋率都呈現(xiàn)大幅度領(lǐng)先，而這也是長(zhǎng)期打磨和優(yōu)化后的最優(yōu)策略。

2.2 魯棒的定位能力

市面上有不少以激光雷達(dá)為定位方案的移動(dòng)機(jī)器人，這種技術(shù)方案的弊端就在于移動(dòng)機(jī)器人很容易在非平整地板( 如門檻、吧臺(tái)椅等場(chǎng)景）出現(xiàn)疊圖的現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶經(jīng)常抱怨需要重新建圖、體驗(yàn)感差。

而涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)提供的定位方案，經(jīng)過(guò)大量的算法工程優(yōu)化和傳感器處理優(yōu)化，能在任意工況下，實(shí)現(xiàn)完全不疊圖，保證穩(wěn)定的定位輸出。

2.3 高效的重定位能力

涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)精心集成多種環(huán)境適配算法，為用戶提供了快速重定位的能力。通過(guò)該系統(tǒng)，移動(dòng)機(jī)器人可根據(jù)實(shí)時(shí)采集的幾何結(jié)構(gòu)、光照強(qiáng)度等參數(shù)，動(dòng)態(tài)切換最優(yōu)定位方案?。

比如：用戶可以在多個(gè)房間、辦公樓、醫(yī)院、商場(chǎng)等任意環(huán)境中啟動(dòng)機(jī)器人，無(wú)需指定機(jī)器人初始位置或初始樓層，就能自適應(yīng)無(wú)縫銜接、匹配多樓層地圖。即使在低特征的長(zhǎng)廊退化環(huán)境下（指線性狹長(zhǎng)地理空間），定位效率與準(zhǔn)確率也能達(dá)到 100%。

（涂鴉重定位能力展示）

2.4 快速自主建圖

該系統(tǒng)還提供了高效的自主建圖能力，擺脫傳統(tǒng)的手動(dòng)建圖或者全屋覆蓋建圖，可幫助提高移動(dòng)機(jī)器人的環(huán)境構(gòu)建與部署效率。

2.5 突破性實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)貼邊能力

相對(duì)于市面上的機(jī)器人，要達(dá)到 1 厘米以內(nèi)的貼邊清掃能力，往往需要搭配昂貴的線激光模組。而涂鴉提供的移動(dòng)能力，可以脫離線激光模組，單純使用 5HZ 的導(dǎo)航激光，就能利用算法補(bǔ)足激光測(cè)量頻率與精度問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)貼邊清掃能力。

3. 提供二次開(kāi)發(fā)能力

除了基礎(chǔ)的規(guī)劃、定位、控制能力，該系統(tǒng)還提供一系列的二次開(kāi)發(fā)能力，為開(kāi)發(fā)者提供靈活的產(chǎn)品功能模塊化開(kāi)發(fā)流程。

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3.1 自定義機(jī)器人行為

針對(duì)多形態(tài)機(jī)器人開(kāi)發(fā)者及高階算法定制需求，涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)突破傳統(tǒng)掃地機(jī)開(kāi)發(fā)框架桎梏，為開(kāi)發(fā)者額外提供一系列默認(rèn)的行為框架：在行為框架中，開(kāi)發(fā)者可任意添加并定制屬于自己的控制動(dòng)作。

3.2 機(jī)器人仿真框架

針對(duì)還不想投入硬件開(kāi)發(fā)、只想先驗(yàn)證算法原型的開(kāi)發(fā)者，涂鴉提供基于主流 gazebo、isaac sim 等仿真環(huán)境的調(diào)試和橋接入口，開(kāi)發(fā)者們可基于此先行調(diào)試，最后再部署算法到生產(chǎn)環(huán)境中，大大降低試錯(cuò)成本和時(shí)間。

3.3 傳感器信息錄取與回放應(yīng)用

為了方便開(kāi)發(fā)者對(duì)還處于運(yùn)行中的移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行故障分析，涂鴉貼心提供相關(guān)信息的實(shí)時(shí)記錄和回放功能，助力開(kāi)發(fā)者完成離線調(diào)試。

3.4 與 ROS 開(kāi)源社區(qū)的橋接與實(shí)時(shí)可視化調(diào)試

通過(guò)涂鴉運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)者也可以使用 ROS1/ROS2 平臺(tái)的橋接功能，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，就能在 ROS 開(kāi)源軟件中進(jìn)行可視化調(diào)試。

3.5 AI 強(qiáng)化學(xué)習(xí)部署流程

基于涂鴉 issac lab 的強(qiáng)化學(xué)習(xí)功能，用戶可以自定義學(xué)習(xí)任務(wù)，并結(jié)合涂鴉提供的運(yùn)動(dòng)子系統(tǒng)行為樹(shù)框架，快速部署預(yù)訓(xùn)練模型。

3.6 更多的算法與功能開(kāi)源

我們不局限于上述描述的二次開(kāi)發(fā)功能，還可以針對(duì)不同的開(kāi)發(fā)者釋放更多源碼。