案例分享 | 青瞳助力“基于扫地机器人PTS”的测量实验

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2023 Mar. 03

随着科技的发展，越来越多的小型智能机器人走进了寻常百姓的家中，扫地机器人就是其中尤为常见的一种。除了家用的扫地机器人，商用扫地机器人也在等待技术成熟后进入市场。

而影响扫地机器人是否能成为合格产品的一个重要指标就是扫地机器人的清扫覆盖率。

清扫覆盖率是指将扫地机器人放置在模拟居家环境或商用环境的房间里面行走，通过机器人行走轨迹，测算出机器人在设定的时间范围内所能覆盖的面积，再除以整个环境的面积，就是覆盖率，由此得出扫地机器人在工作时间内可以清扫的面积。

覆盖率的实验测算，需要追踪到扫地机器人工作时的运动轨迹，位置方向等数据，传统的方法是利用相机摄像，靶标追踪记录信息，图形处理显示轨迹，但这种方法对相机的数量、数据的处理、资金的预算都有着极高要求，且运算速度缓慢，无法提供实时预览，所以使得正在做此类实验的苏州大学相城机器人与智能装备研究院需要去寻找其它的方式来解决上述问题。

除了前文提到的视觉摄像的方法，还有一种是利用信号发射装备发射运动中扫地机器人的位置信息，再通过接收器接收。此类方法有两个问题会影响实验结果，其一是信号发射的方法精度不高；其二是发射器装在机器上会对机器的行动有所干扰。

行业内还会利用激光定位的方式来进行实验测算，这种方法精度高，但是费用会高达三百多万人民币，对于测量精度在0.5mm以上的实验，显然利用激光定位也不是最优解决方案。这三种方式的低可行性，让青瞳视觉与苏州大学相城机器人与智能装备研究院有了合作的机会。

青瞳视觉的光学3D动作捕捉系统通常利用Maker球的方式进行动作捕捉，而这一方式对扫地机器人的运动也有着一些干扰，根据机器人研究院项目的需要，青瞳提供了贴片式Maker点的标记方法，在不影响机器人运动的情况下通过红外光学摄像机准确地捕捉位置信息。除了位置追踪产品的硬件问题，还有其精度问题是实验中需要考虑的因素，机器人研究院参考激光定位仪的精度与各类光学相机定位精度做对比，在20平的空间范围内，平均划分9个区域，分别进行相对位移的精度测算和角度测算，青瞳的动捕系统在相对位移的精度测算中与激光定位的平均误差在0.42mm以下，角度测算误差在0.036度以内，既在各类动捕产品中属于Top级别，也符合客户的精度需求与成本预算。

激光与光捕对比测试试验现场

实验区域划分

九宫格点位，每个点取横竖向两个移动方向

解决了硬件问题还需要解决Pose Tracking System实验的软件问题。机器人研究院此前也接触过国外光学动捕系统供应商，但是配套的相关软件没有开放接口，无法进行算法溯源，个性化需求得不到解决，价格也不具竞争力。

青瞳视觉MC1300相机

青瞳拥有自己独立研发的光学相机和动作捕捉软件，可以根据机器人研究院需要测量的数据进行软件的二次开发定制，帮助他们根据各种参数和行业标准实现应用逻辑。

机器人研究院的此次实验分为两个实验室，20平的家用场景模拟和160平的商用场景模拟。

青瞳光学三维动作捕捉系统在大空间也可以轻松完成对单个或多个扫地机器人的定位追踪，记录机器人方向、位置、速度等数据，并提供实时轨迹预览，解决传统方式造价高、精度差、不能实时处理图像信息等问题。

青瞳的动捕系统不仅可以满足当前实验的需求，并且在后续机器人与工作台的空间追踪等实验中，依旧可以为其提供多维度、高精度的实验数据，发挥它的“灵魂”作用。