一夜爆火的vSLAM技術，究竟如何給機器一雙慧眼？

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視覺系統，被公認為是機器人走向智能的核心入口。本文深訪速感科技CEO陳震，看如何以vSLAM技術給機器一雙慧眼。

作者｜又田

編輯｜甲小姐

微信公眾號ID｜Xtecher

「視覺」走過的路

1920年，捷克作家K.凱比克在一本科幻劇中首次提出「機器人」這一名詞。1950年前後，美國作家阿西莫夫系統性地提出了「機器人學」這一概念。1970年之後，隨著計算機的興起，現代控制技術、感測器技術的發展，機器人開始了真正的產品化的進程——搭載一顆基於CCD晶元攝像頭的機器人，可為人們提供某一時刻的光學影像信息記錄，成為了最早期的機器人視覺系統。

1972年，美國斯坦福研究所開發實現的Shakey移動機器人，擁有電子攝像頭、測距儀等感知設備，建立了一套底層到頂層的分層控制機制和當時最先進的視覺系統，用來幫助機器人在非結構化的環境中進行獨立的推理、運動規劃與實時控制。Shakey的誕生自此也揭開了智能移動機器人研究的大幕。

時間推進到80年代，視覺感測器、力觸覺感測器、接近感測器和計算機在這一時期進入到了快速發展期，摩爾定律的發現，意味著信息技術的發展速度在此時達到頂峰。這一時期的機器人，已經具備了一定的感知能力，能夠獲取作業環境與作業對象的部分信息，並進行一定的實時處理。

自此以後，世界各國都開始投入於對移動機器人的研究上。而也正是在這樣一個時期，三維視覺系統在移動機器人上的重要性被首次提出。

隨著深度神經網路逐漸融入第三波人工智慧浪潮，各種智能設備正走入人類生活，同時，人們也在設法解決智能設備在移動過程中出現的問題，使之更為「智能化」。在此之中，視覺系統，被公認為是機器人走向智能的核心入口。

機器視覺系統是指通過視覺信息的採集、計算指導機器進行決策運動從而實現特定的功能，而vSLAM技術是視覺系統的重要組成部分。

SLAM (simultaneous localization and mapping)，即時定位與地圖構建。由於其重要的理論與應用價值，被很多學者認為是實現真正全自主移動機器人的關鍵。其中，vSLAM技術作為SLAM技術的一種，被公認為是最具商業價值的種類。

然而，這項技術最初進入國內，並未引起人們足夠的重視。

一夜爆火的「vSLAM」技術

從無人問津到一夜爆火需要多久？

vSLAM技術可以告訴我們這個答案。

1988至2010年，國外視覺技術逐漸發展，從圍繞SLAM技術進行前沿性的討論和研究開始，到第一代深度感知設備kinect的誕生，國外SLAM技術在視覺方面有了較多的應用。相比國外，國內一些高校實驗室、科研實驗室，直到2012至2013年間，才開始對vSLAM技術進行研究。

然而，僅僅過去三四年，2016年初，在國內某知識分享網站上最先有人分享了微軟的Hololens中關鍵的技術正是vSLAM，並圍繞這項技術進行一系列探討。由此，vSLAM開始進入大眾視野。

2016年下半年，以vSLAM為核心技術的Magic Leap獲得三筆融資，圍繞視覺技術及其應用創業的公司開始不斷湧現，vSLAM技術在VR、AR、機器人、自動駕駛、無人駕駛等領域應用廣泛。

vSLAM技術，指利用視覺系統實現自主定位與地圖創建。隨著計算機視覺技術的迅猛發展，基於視覺的機器人定位方法因其信息量大、適應範圍廣而受到人們的普遍重視，已經成為機器人導航技術，特別是掃地機器人、AR/VR設備等公司的研究熱點。

SLAM實際上是一個典型的軍轉民用的技術，最早其用於航空探測器對月球、火星表面進行探測時的導航定位。2012年，還是一名本科學生的陳震已開始進入實驗室，接觸國家級軍工相關的以SLAM技術為主的視覺課題研究項目。

彼時，作為國內最早一批從事SLAM／vSLAM技術研究的陳震，發現該項技術正處於從學術領域快速向產品化轉移的階段。於是，2014年，陳震創立速感科技，致力於vSLAM技術的產品化與市場化。

「速感科技希望利用視覺融合方法解決空間中智能設備的感知、定位、導航、規劃等關鍵應用問題，為智能機器人構建『一雙慧眼』。」速感科技CEO陳震告訴Xtecher。

而今，面對這個火起來的技術和來勢洶洶的競爭者，陳震卻顯得不急不緩。在他看來，速感科技具有足夠的競爭優勢：

首先，速感科技起步於vSLAM技術在國內市場較為冷淡平和的時期，在此期間不斷打磨產品、優化技術；

此外，經歷種種挫折後，明確技術研發具體方向——做vSLAM技術下的定位優化。技術上高度聚焦遠優於鋪陳；

最後，歷經三年積澱，團隊人才配備齊全。

「技術不是壁壘，vSLAM這項技術最終會為大眾所有，而一家公司要想真正實現場景化，需要有精通光學、嵌入式、電子電路、驅動、產品、供應鏈、參數調整、測試、溫控等不同方向的人才。」陳震告訴Xtecher。

這也是速感科技的底氣所在。

裝載「慧眼」的第三代掃地機器人

「視覺技術在服務機器人上有很大市場，尤其是在掃地機器人方面。對比歐美地區等發達國家18%的掃地機器人市場滲透率，這一數字在中國不足1%。」陳震告訴Xtecher。

據資料統計，2016年在中國本土生產、製造及出口的家用掃地機市場出貨量約600萬台，預計2017年全球掃地機市場出貨量將達到3000萬台。目前，市場主流機型按照清掃策略的不同可分為隨機式清掃（第一代）、規劃式清掃（第二代）和導航建圖式清掃（第三代）。

隨著市場接受度的增加及消費品升級換代的需求，第三代掃地機器人將在未來3年內完成掃地機市場滲透率的50%至70%。而在這之中，幫助第三代掃地機實現導航建圖及自主規劃的核心部件，幾乎成為所有掃地機廠商爭相關注的焦點。

然而，對於第三代掃地機所需要的關鍵部件——視覺感測器，目前除國外如iRobot、Dyson等家電巨頭具備核心研發能力外，國內諸多廠商對此幾乎束手無策。而市場中上述家電企業推出的第三代掃地機器人仍存在諸多不足亟待優化。「國內品牌廠商的技術創新性不足，在這一關鍵部件上得到了集中體現。」陳震告訴Xtecher。

作為一家國內最早從事vSLAM核心技術研發的中國人工智慧創業公司，速感科技從去年6月起，歷時近1年時間從預研、立項、論證、選型、試產、測試及與多家掃地機廠商的聯合設計與調試，目前已經基本完成可用於量產的這一視覺關鍵部件。

速感科技研發的L-01Camera是一款集成嵌入式vSLAM及規劃演算法的單目視覺感測器。其搭載高性能ARM及VPU（Visual Process Unit），擁有一顆廣角鏡頭和9軸慣性單元，返場工作範圍可達200㎡，可在20ms內通過前端vSLAM的晶元化運算，完成對一幀圖像特徵點的嵌入式提取，同時可完成軌跡地圖的繪製、全覆蓋路徑規劃，而運行時最高功耗僅為0.8W。陳震告訴Xtecher，這款視覺部件預計今年7月份起開放接受下遊客戶訂單。

內部與外部

把視角轉至速感科技的商業。

「我希望速感能為整個正在崛起的機器人行業、新型智能手機行業等提供無可替代的視覺部件。」陳震笑的有些靦腆，「我很有信心。」

究其緣由，可以看到的是內部團隊的協調配合與外部應用場景的廣闊。

目前位於北京的速感科技擁有近50人的團隊，其中研發及產品人員超過30人，其中不乏來自微軟、阿里等知名企業及清華、北航、中科院等知名實驗室及研究機構。CTO張一茗畢業於北京航空航天大學，負責包括光學、嵌入式、底層驅動、項目供應鏈、產品等與模組相關的模塊。CMO賈小龍是清華大學應用金融學碩士，負責市場推廣與大客戶銷售。COO吳欣擁有美國沃頓商學院MBA背景，曾先後在微軟、國內上市公司、創業團隊負責運營和管理。而作為CEO的陳震負責統籌整體，管理團隊。

「我們配合很默契。」陳震對這支鐵四角隊伍這麼評價。

而把他們拽在一起並槳划船的，是對機器人視覺技術的熱愛及對未來服務型機器人市場的看好。

據了解，國內的高端服務機器人市場規模大概能達到40-50萬，這些高端服務機器人的生產廠商都是高價版感測器的潛在目標客戶。而低端掃地機器人的市場規模大概是600萬左右，它們的生產廠商則是低價版感測器的潛在目標客戶。

陳震告訴Xtecher，2016年底，速感科技已經面向國內服務機器人廠商推出M-32Camera，該感測器採用雙目結構光方案攝像頭，集成嵌入式vSLAM演算法及IMU(慣性測量單元)，可幫助服務機器人感知到周圍0.5~8米內的三維空間環境信息，用於自主路徑規劃與障礙物避障。目前，M-32Camera已經實現量產供貨。

陳震表示，速感科技傾向為機器人公司提供標準化模塊，但也會為大型公司提供定製服務。他認為速感科技的產品直接面向B端客戶，間接面向C端客戶。也就是不僅需要了解B端客戶需求也要了解C端用戶需求。

在此基礎上速感科技之後的產品優化方向將致力於實現視覺模組小型化、模塊化、晶元化。

而市場也給予速感科技積極回饋。

據悉，速感科技已於2014年完成數百萬的天使輪融資，投資方為點亮資本；2015年完成Pre-A輪融資，投資方為臻雲創投、英諾天使基金；2017年2月，速感科技完成數百萬美元A輪融資。本輪融資由美國舊金山知名風投機構WI Harper Group領投，賽富亞洲基金、啟迪之星等機構跟投。

回溯創業以來的每次起伏，陳震認為「時間」最為關鍵，「在有限的時間裡發揮自身最大優勢，遠比浪費非常多的時間在不擅長或相關外圍的事情上更有用。」

因此，速感科技將主要精力放在以視覺為主，融合不同感測器的定位，加之導航輔助，在模組裡面集成。

時代與機會

智能交通，智能家居，智能穿戴設備……「智能」時代來襲，智能製造將成為未來發展的方向。在智能製造過程中，機器視覺主要以vSLAM為核心演算法，在三維空間獲取三維數據信息點，並進行後端一系列運算，得到圖像、位置變化，最終用於實際檢測、測量和控制。

在未來幾年內，隨著中國加工製造業的發展，人們對於機器視覺的需求也將逐漸增多。

據了解，機器視覺市場11年開始啟動，13年開始呈現爆髮式增長，2014年中國市場規模80億，2015年預計200億左右（包含系統集成設備）。

目前，機器視覺產品的增多及技術的提高將帶動國內機器視覺的應用狀況由初期的低端轉向高端。隨著機器視覺的介入，自動化將朝著更智能、更快速的方向發展。

而未來人口紅利的逐漸消失，甚至每年春節後的「用工荒」，人力成本越來越貴。另外，中國人口的老齡化趨勢，也促使機器人替代人類處理某些重複工作的願景加深。

隨著機器視覺的發展，移動機器人在工業場景、商用場景、家用場景及戶外場景等應用廣泛。目前，工業機器人崛起的同時家用、民用、商用機器人依然處於培育期，距離真正實現大眾化，任重而道遠。

這是時代賦予的機會。

陳震告訴Xtecher，「視覺技術是未來所有智能設備所必須的，無論是家庭場景，商用場景還是工業場景，讓機器看懂世界，認識世界是實現其自動化與智能化的關鍵。」

儘管橫亘在服務機器人普及前的難點還需逐個擊破，但必然的趨勢和巨大的市場是毋庸置疑的。

在深耕視覺技術以及普及產品策略中，速感科技躍身機器人產業。陳震告訴Xtecher：「速感科技希望通過我們對於視覺技術的不斷創新與產品化，賦予更多智能設備以能『看得懂』的智慧。推動機器人產業進一步發展。」

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