安保機器人守護智慧城市

用機器警長代替人力夜間巡邏，一旦機器警長發(fā)現(xiàn)異常情況可反饋至監(jiān)控中心報警，再由出警人員介入，報警期間機器警長獨有的追蹤能力，可一直追蹤可疑人員，為出警人員爭取寶貴的時間。隨著春運期間客流走高，按片劃分的清站方式并不能完全保證站區(qū)的安全穩(wěn)定。這就是兩年前鄭州東站引進的“E巡機器警長”。如今，這款安保機器人向著智慧城市中的各場景逐步落地應(yīng)用。

應(yīng)運社會發(fā)展而生的安保機器人

2018年1月，國家統(tǒng)計局發(fā)布最新人口數(shù)據(jù)，我國2017年比2016年出生人口減少了63萬人，在網(wǎng)絡(luò)上引發(fā)熱議。隨著人口紅利耗盡，越來越多行業(yè)將遭受沖擊，嚴(yán)重依賴人力的安保行業(yè)更是首當(dāng)其沖。

相關(guān)統(tǒng)計顯示，目前我國安保市場存在高達112萬的人力缺口，而且大部分安保從業(yè)人員文化水平和專業(yè)素養(yǎng)不高，初中文化水平的從業(yè)人員占比高達60%。企業(yè)遭受著人員招聘困難、培訓(xùn)成本高昂、工作質(zhì)量難以保證等痛點的多重夾擊。

另一方面，傳統(tǒng)安防以“人防+物防”的模式為主，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化困難、建設(shè)運行成本高，已難以滿足當(dāng)下社會快速發(fā)展的智能化需求。安防企業(yè)亟需尋找新的業(yè)務(wù)增長點。

在此背景下，隨著機器人相關(guān)的各項技術(shù)趨于成熟，安保機器人成了安防企業(yè)和用人企業(yè)破局的共同選擇。

大道智創(chuàng)正是一家致力于智能安保機器人研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)。創(chuàng)始人趙信宇從大學(xué)畢業(yè)之后就一直夢想著做一款真正實用的機器人。2015年，趙信宇聯(lián)合幾個同學(xué)和校友，共同組建了大道智創(chuàng)的核心技術(shù)團隊。

從成立之初，大道智創(chuàng)就擁有了一支技術(shù)實力非常深厚的團隊。大道智創(chuàng)CTO邢志偉是哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士，曾任職于NVDIA深圳公司并負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)多項消費級顯卡、工作站級顯卡、TEGRA智能手機平板項目的軟硬件設(shè)計開發(fā)及多項圖像處理算法的開發(fā)；聯(lián)合創(chuàng)始人龍建睿，伊利諾伊理工大學(xué)博士，研究方向主要為信號與系統(tǒng)、自適應(yīng)濾波、非線性系統(tǒng)辨識與控制、統(tǒng)計信號處理及其 在生物醫(yī)學(xué)與機器人系統(tǒng)中的應(yīng)用。聯(lián)合創(chuàng)始人魏偉，哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士，曾在凱斯西儲大學(xué)訪問學(xué)習(xí)，研究方向主要為非線性系統(tǒng)控制、風(fēng)力機系統(tǒng)變速控制、醫(yī)療手術(shù)機器人伺服控制系統(tǒng)。

隨著全國首款“機器警長”—— E巡在鄭州東站正式上崗，大道智創(chuàng)這家 年輕的企業(yè)開始被人們認(rèn)識。

前沿技術(shù)：視覺SLAM

對于一款自主移動機器人來說，導(dǎo)航系統(tǒng)是決定成敗的關(guān)鍵。產(chǎn)品研發(fā)階段，擺在趙信宇面前的有兩個選擇：一是理論比較成熟，產(chǎn)品落地也更加豐富的激光SLAM，二是適用于復(fù)雜動態(tài)場景，但對計算性能和算法要求都更高的視覺SLAM。

激光SLAM的誤差模型相對簡單，在算法上門檻更低，部分開源算法甚至已經(jīng)被納入ROS系統(tǒng)成為了標(biāo)配，是當(dāng)時移動機器人企業(yè)的普遍選擇。

激光雷達的距離測量也比較準(zhǔn)確，能夠在強光直射以外的環(huán)境中穩(wěn)定運行。不過，依據(jù)所使用的激光雷達的檔次，激光SLAM的應(yīng)用場景被分為涇渭分明的室內(nèi)應(yīng)用和室外應(yīng)用。激光雷達分為許多檔次，昂貴的室外遠(yuǎn)距離多線雷達動輒成本高達數(shù)十萬元，室外常用的高端中遠(yuǎn)距離平面雷達成本也需數(shù)萬元不等。

早期的視覺SLAM基于濾波理論，其非線性的誤差模型和巨大的計算量成為了它實用落地的障礙。但近年來，隨著具有稀疏性的非線性優(yōu)化理論(Bundle Adjustment)以及相機技術(shù)、計算性能的進步，視覺SLAM的優(yōu)勢慢慢凸顯出來。

視覺SLAM的好處在于它可以利用豐富紋理的信息，這帶來了重定位、場景分類上無可比擬的巨大優(yōu)勢。而且，視覺信息可以較為容易的地用來跟蹤和預(yù)測場景中的動態(tài)目標(biāo)，如行人、車輛等，對于在復(fù)雜動態(tài)場景中的應(yīng)用這是至關(guān)重要的。另外，和激光SLAM相比，視覺SLAM的成本要低得多，這對于產(chǎn)品的商業(yè)化落地?zé)o疑是一項巨大的優(yōu)勢。

不過，視覺SLAM畢竟是一項前沿技術(shù)，門檻要高得多?；诜蔷€性優(yōu)化的地圖構(gòu)建是非常復(fù)雜和耗時的計算問題；在實際環(huán)境中優(yōu)化和改進現(xiàn)有的視覺SLAM框架，比如加入光照模型、使用深度學(xué)習(xí)提取的特征點，以及使用單雙目及多目融合視角等技術(shù)，也是非常困難同時又得不面對的問題。

選擇視覺SLAM就意味著更高的前期投入，很多初創(chuàng)團隊都難以承受，但經(jīng)過一番深思熟慮之后，趙信宇還是決定啃下這塊硬骨頭。一方面，“安保機器人不可能待在辦公室里巡邏，它必須適用于室外的復(fù)雜大場景”，視覺SLAM無論在技術(shù)還是成本上都有著巨大的優(yōu)勢。另一方面，他對自己團隊的技術(shù)實力也非常有信心。

向智慧城市的各場景延伸

經(jīng)過長達一年時間艱苦卓絕的技術(shù)研發(fā)，大道智創(chuàng)終于推出了自己的首款產(chǎn)品——“e巡”機器警長?！癳巡”機器警長整機高1.6米、底盤直徑80公分、體重80公斤，配備4路1080P高清夜視攝像頭360度實時全景監(jiān)控，同時融合熱成像系統(tǒng)、超聲波陣列、紅外陣列、TOF深度相機和平面激光雷達多傳感器采集環(huán)境信息。

2017年2月，“e巡”機器警長正式在鄭州高鐵站落地應(yīng)用。它不僅可以實現(xiàn)清站工作，還可以全天候自主巡邏，抓取并識別旅客的面部信息，與公安系統(tǒng)黑名單進行比對，協(xié)助民警抓捕逃犯。

大道智創(chuàng)是國內(nèi)第一家采用視覺SLAM方案的安防機器人公司，而且其成本不到同行的一半。

該公司并沒有急著將“e巡”機器警長推向市場，而是找了二十多家有潛在應(yīng)用意愿的客戶，讓他們免費試用。免費試用的目的，一是測試機器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性；二是挖掘客戶的潛在需求。

不同行業(yè)的安防需求差異巨大，比如核電站需要在安保機器人中加入核輻射檢測功能，商場則希望他們的安保機器人能夠在白天“兼職”迎賓導(dǎo)購員。有些需求是原來客戶自己都不知道的，大道智創(chuàng)希望在免費試用的過程中慢慢將它挖掘出來。

“e巡”機器警長本質(zhì)上是一個具有自主移動能力的平臺，上面可以搭載各種功能模塊，實現(xiàn)功能的定制化。趙信宇并不打算將所有的客戶需求一股腦塞進“e巡”機器警長，而是希望先做好幾種常見功能服務(wù)好一部分客戶。

經(jīng)過長達八個月的產(chǎn)品打磨，“e巡”機器警長已經(jīng)漸趨成熟，不過在創(chuàng)始人趙信宇心中它還不是一款完美的產(chǎn)品?！翱赡軇e家的產(chǎn)品所有項目都做到了70分，我們有些項目做到了90分，但有些項目只有60分”，趙信宇說道。

這跟大道智創(chuàng)的團隊基因密不可分，大道智創(chuàng)以哈爾濱工業(yè)大學(xué)和美國伊利諾伊理工大學(xué)的碩博團隊為基礎(chǔ)組建，大家的強項在于視覺SLAM算法，用戶交互界面的開發(fā)方面則相對欠缺。

與智能手機不同，安保機器人是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)。如果交互界面優(yōu)化不夠，用戶用起來就會非常吃力。大道智創(chuàng)早期集中精力在打造機器人的自主移動能力，如今產(chǎn)品逐漸走向市場，交互界面這塊短板自然也要補齊。目前，大道智創(chuàng)正在不斷擴充技術(shù)團隊，努力讓“e巡”機器警長更加全面均衡。

據(jù)大道智創(chuàng)介紹，目前市面上絕大多數(shù)安保機器人采用的還是激光SLAM方案，和“e巡”機器警長相比在價格上毫無競爭力。未來隨著“e巡”機器警長大規(guī)模量產(chǎn)，成本還有望進一步降低。少部分廠商雖然也在研究視覺SLAM，但目前還只能做到室內(nèi)小場景的自主導(dǎo)航。

在體驗相近的前提下，更低的成本意味著“e巡”機器警長可以滲透到更多的場景。目前，大道智創(chuàng)已經(jīng)布局了核電、住宅、交通、軍用、警用等多個領(lǐng)域。大道智創(chuàng)還將進一步繼續(xù)深化場景，進入校園市場。學(xué)校是一個非常龐大的市場，全國的大中小學(xué)包括幼兒園有55萬所。最近幾年，校園發(fā)生的不安全事件，讓老師和家長對孩子的安全越來越重視?！拔覀儺a(chǎn)品價格已經(jīng)降到了學(xué)?？梢越邮艿某潭?，但其他產(chǎn)品還達不到，這對我們來說是一個巨大的機會。”大道智創(chuàng)方面表示，他們2018年計劃率先布局初中、高中等封閉式的校園場景。隨著產(chǎn)品逐步落地，未來還將滲透到更多場景。

“e巡”機器警長將成為智慧城市的一支守護力量。