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36氪首发 | 将十万元级的惯导产品做到万元级别,

2019-08-24 作者:数据解读   |   浏览(180)

原标题:36氪首发 | 将十万元级的惯导产品做到万元级别,「羲朗科技」获联想之星400万元天使轮投资

激光场景导航AGV与惯性二维码导AGV哪个好?哪种导航方式适合工业AGV物流?随着亚马逊KIVA惯性二维码导航AGV不断刷屏,国内众多AGV厂商竞相跟进,作为用户在选择激光场景导航AGV与惯性二维码导AGV需要更多冷静思考,您需要的是稳定实用物流工具还是自娱自乐的“黑科技”?下面我们就从技术角度来给您全面解析激光场景导航AGV与惯性二维码导AGV哪个更靠谱?

多传感器融合成自动驾驶主流方案的当下,创业公司「羲朗科技」认为惯导的价值被低估了。创始人李刚分析,L4及以上的自动驾驶汽车,需要10-30cm的定位精度,就意味着需要惯导为主体的POS系统(Position Orientation System)与高精度地图信息融合。而适用于自动驾驶的供低成本高性能的惯导产品正是羲朗科技希望对外提供的主要产品。

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成立于2017年的羲朗科技主要做惯导组合产品的研发和销售,即采购基础的MEMS惯性传感器件(IMU)、配合辅助信息器件(如GNSS),整合自研的“传感器数据融合”算法,提供整套可商用的惯导组合产品。目前公司已获得来自联想之星400万元天使轮投资。

首先简单介绍一下常见的磁导航AGV,其优点就是就是价格相对便宜投资回报快,适合相对固定路径和工艺流程,物理定位稳定性高,缺点对于随机复杂的工艺站点其灵活性相对逊色,对于复杂线路地面交错的磁条线路不是很美观。

与市面上的同类惯导产品相比,羲朗科技的一大特色即高性价比,可在万元级别的惯导产品上实现十万元级别产品的性能,以MEMS惯性器件为基础,而无需高精度器件为基础,就有可能能实现高精端姿态、位置信息输出。

随着技术进步工厂柔性化生产趋势,用户对一部分复杂应用场景考虑使用调度更灵活,本地运算能力更强大,系统扩展性和网络化更高的无轨导航AGV小车,其代表技术就是激光场景导航AGV与惯性二维码导AGV。

一般来说,MEMS惯性器件具有较大零偏和比例因子误差,采用低成本MEMS器件的条件下,惯性传感器误差补偿技术、可靠惯导与辅助设备数据融合算法,是提高产品系统精度的重要手段。

惯性二维码导航AGV的技术之所以是老生常谈,是亚马逊高价收购KIVA二维码惯性导航机器人,其类似棋盘物流工作模式应用视频才再次被复活,其实早10年前国内某AGV厂商就已经成功研发惯性导航AGV,后来经过大量用户实地应用验证发现稳定性无法用于工厂生产物流使用,惯性导航AGV至此淡出主流舞台。随着KIVA刷屏视频发布惯性二维码导航才被大家熟知,类KIVA惯性AGV在结构及调度方式作了改动,把磁钉换成二维码(高大上的名称叫机器视觉),其关乎定位导航稳定性核心依然是通过陀螺仪的惯性导航方式。

依托团队在软件算法建模方面的多年积累,羲朗科技采用了多项技术加以解决:①对惯性器件进行出厂前的温度补偿和器件非正交标定,主要对温度变化的趋势项进行多项式补偿,并对物理结构的非正交误差进行出厂前标定,在补偿惯性器件的基础上计算车辆姿态,确保重力加速度在车体坐标系内准确分解;②搭建高精度转动惯量模型和惯导安装补偿模型,用于消除由于车辆杆臂效应造成的干扰加速度;③构建车辆动力学模型,分解离心力与哥氏力之间的耦合关系,消除车辆横向干扰加速度对车控的影响;④结合伪距、伪距率的微分关系以及惯性器件的微分关系建立联合偏微分方程组,在GNSS有效观测数据时可精确补偿陀螺零偏和比例因子残差。

惯例先讲讲惯性导航原理:惯导AGV其定位技术和运动控制技术门槛不高。惯性导航系统由单片机,陀螺仪,加速度传感器组成,性能由传感器噪声、校准信标决定,其陀螺芯片本身特性累积误差(随时间增长误差会累积增大,30~60秒误差1°)的绝对硬伤,对于室内高精度毫米级定位误差本身就不适用。不要小看小小1°误差被距离放大后与既定目的地就差之千里了,故此需要每走1米左右读取二维码进行位置校准归零并作为位置信息上传(AGV行走在二维码与二维码之间的位置信息是通过时间和速度简单模拟出来,而非实际真实坐标)。

基于上述的技术,羲朗科技针对自动驾驶客车、AGV、智慧农机、巡检机器人等不同应用场景提供不同产品,售价从数千元到三万多元不等。

那么有人要问军用级战车无人机等也是通过惯性导航,定位精度高吗?首先这些应用的定位精度要求在20~30cm已经足够,位置校准采用的惯导 GPS差分(或更高级的陀螺仪及技术)进行实时校准,是室内惯性二维码导航所无法比的。即使用军用级的惯导传感器,即使初始化精度很高,当信号漂移偏差的惯性测量数据,积分求解时仍会有较大误差累积。

羲朗科技告诉36氪,目前针对AGV、智慧农机、巡检机器人的导航产品已进入小批量生产阶段,订单均在百套左右;适用于自动驾驶大巴导航设备的惯导产品进入中试后期,已进入国内第一梯队的大巴公司的最终PK阶段,预计10月份开始全车匹配测试,并开始签订小批量订货合同;适用于无人机及水下机器人的产品目前处于中试阶段,预计2018年底完成中试。

所以对于工厂室内每天上万次重复运行,即使惯性导航传感器输出准确的短期位置、速度、加速度、姿态、角速率,但长时间后会有误差累计,用户没完没了人工重置是逃不掉的,最终AGV物流项目沦为“参观项目,眼球项目”。其次相对单一类托举工装货架重心较高,对地面平整度,运动控制的实时性,速度及货物配重平衡性等有一定的要求,任何一个失误都会导致整个物流系统停摆。对于开放的车间环境二维码图形稍有损坏则需要频繁更换二维码,对陀螺仪的精度及使用寿命都有严格要求。

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综述:以亚马逊KIVA为代表惯性二维码导航AGV小车,其网络化系统调度模式确实新颖酷炫吊炸天,但惯导AGV小车作为执行器本身致命缺陷导致稳定性差强人意,如同指挥官很聪明,而执行的士兵有点残。

惯导系统作为各类无人运载器的必备导航系统之一,已有数十年的历史,早期一直应用于军事用途。受造价昂贵、生产周期长、维护成本高等条件限制,多在飞机、火箭、航天飞机、潜艇等产品中应用,难以在民用领域推广。

最后我们分析激光场景导航为什么会是未来自主移动机器人主流及技术原理。目前激光导航有两种方式,一种是激光反射板导航,另一种是激光场景导航。

十多年前,以低精度(相对于军用而言)的惯导与高精度GNSS实时动态差分(RTK)技术构成的POS系统产品已经十分成熟,并应用于精确测绘等工业领域,但其数十万元的价格,很难真正被用于民用级别量产的产品。

以免大家混淆先简单介绍激光反光板导航:在AGV行驶路径的周围安装激光反射板,AGV通过发射激光束到反射板反射,进行三边运算得出当前的位置坐标的导航方式,因为开放的车间动态人流或设备可能阻挡激光束,一般激光器安装高度较高,其技术多用于激光叉车,位置导航算法难度相对简单,由于激光叉车体积庞大需要宽大通道环境,同时安全检测盲区多以及稳定性等原因较少用户使用。

近年来,惯导公司,如法国SBG 、荷兰Xsens、英国OxTS等均已推出3-5万元级别产品,但受制于精度,往往还只能用于无人船、农用机械等场景,受制于其价格,也很难应用于AGV等产品。因此,也为羲朗科技和产品提供了市场空间。

下面我们着重分析激光场景导航AGV,激光场景导航AGV采用目前全球最先进SLAM机器人定位技术(实时定位与地图生成)实现AGV的路径地图,不需要任何施工灵活性最高的AGV运动形式,轻松实现柔性全局部署。简单来讲当AGV机器人在一个陌生环境走一圈即自动扫描并生成该场景电子地图,该电子地图是AGV的激光器每秒几万个坐标点拼接生成,然后在已知地图任意创建工作站点即属性,AGV在行驶运动过程中实时与已知的基准地图坐标进行匹配,从而实现AGV高精度地位,米克力美科技通过多种融合算优化其重复运行达到精度5毫米,环境动态移动的人和物对其没有任何影响。

惯导产品上游主要是惯性器件芯片和GNSS板卡(模组),有包括InvenSens、BOSCH、ST、ADI、MTi、合众思壮、北斗星通、上海司南、上海井融、NovAtel、Trimble等在内的多家供应商可选,使得羲朗原材料采购上有较多选择,且可实现1-2周的平均供货周期。

因为其技术难度极高,目前全球只有极少数几家公司机构掌握SLAM技术,掌握该技术并产品化的公司有:IROBOT , ADEPT , PAL , AETHON,米克力美为掌握该核心技术并产品化第一家中国公司,其产品专注于生产线物流,比欧美产品载重量更大(欧美产品负载100KG以内,目前米克力美有

供应商的选择丰富,同时也意味着羲朗科技有可能面临多家竞品公司的竞争。李刚告诉36氪,目前公司的主要核心壁垒是建立在软件算法建模经验之上的,虽然在产品推出有有可能面临山寨的风险,但这些厂商的产品要真正达到商用仍需要大量数据的积累,而羲朗科技的技术已经在全国20多个省市1万多台车上经过了大约73万小时的测试,其他厂商重新获得丰富的测试数据需要大量的时间;另外在这期间,公司很可能已经与诸多大客户完成了产品联合开发和测试阶段,商业上很可能错过了市场的最佳时期。

一般来说,上游元器件行业,创业公司的成长很大程度上依赖于下游市场的繁荣,当前包括自动驾驶、AGV、智慧农机、巡检机器人等在内的几个行业都处于快速发展中,市场规模分别有望达到800万辆(2030年)、1.5万台(2018年)、 40 - 50 亿元(国内体量)、159亿元(2018年)。

2017年羲朗科技已实现近百万元销售,2018年销售额达到数百万,团队预计2019年销售额可达数千万元。

目前,羲朗科技组建了十多人团队。核心团队均来自航天院所,此前有多年惯导项目经验。CEO李刚此前还曾在一家车联网公司任副总经理。

现阶段,惯导领域国内上市公司主要有耐威科技(300456)和星网宇达(002829)两家,前者市值在70亿元左右,后者市值在30亿元以上。返回搜狐,查看更多

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