什么是SLAM？機(jī)器人在未知環(huán)境中，要實(shí)現(xiàn)智能化需要完成三個(gè)任務(wù)，第一個(gè)是定位（Localization)，第二個(gè)是建圖(Mapping)，第三個(gè)則是隨后的路徑規(guī)劃(Navigation)。

之前地平線的高翔博士用這樣一句話概括SLAM的釋義。不過實(shí)際生活中的SLAM都是和激光雷達(dá)或者單目/雙目攝像頭結(jié)合的形式出現(xiàn)在我們面前的，有時(shí)甚至跟更多的傳感器融合，這讓很多人覺得這個(gè)技術(shù)不是一兩句話能概括清楚的，但當(dāng)我們熟悉完它在每一個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用啊，就會明白，它，SLAM，原來是這樣一個(gè)東西，而且會比我們所想象的要重要的多。

兩年前，掃地機(jī)就是它的代言人

若是兩年前有人跟我們提SLAM技術(shù)的話，很多人的印象是那個(gè)是用在室內(nèi)移動機(jī)器人上的技術(shù)，如果非要找個(gè)剛需場景的話，掃地機(jī)那邊畫圖邊掃地的樣子簡直是最好像向陌生人解釋這東西有多牛掰的神器。

但是，誰也沒料到，兩年后，因?yàn)橛?jì)算機(jī)視覺技術(shù)的快速發(fā)展，攝像頭和激光雷達(dá)成本的降低，SLAM正在AR、機(jī)器人、無人機(jī)、無人駕駛等領(lǐng)域火速入侵，用夸張點(diǎn)的說法，就像移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的手機(jī)地圖定位一樣，只要是跟位置相關(guān)的生意，誰拋棄了這張地圖，誰將拋棄了自己的未來。

SLAM的世紀(jì)意義

至于SLAM技術(shù)為什么這么重要，用SLAM技術(shù)發(fā)燒友Guang Ling的話說。

一個(gè)機(jī)器人也好，無人汽車也好，其中最核心，最根本的問題有四個(gè)，定位技術(shù)（Localization）, 跟蹤技術(shù)（Tracking）, 路徑規(guī)劃技術(shù)（Path Planning）, 還有就是控制技術(shù)（Controlling）。 而這四個(gè)問題中的前三個(gè)，SLAM都扮演了最核心的功能， 其意義，打個(gè)比方，就像移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代中，wifi和3/4G數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)對手機(jī)的意義，是一樣的。扮演一個(gè)最核心，也是最不可或缺的角色。

若是手機(jī)離開了WIFI和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，就像無人車和機(jī)器人，離開了SLAM一樣。但對于AR和AI來說，因?yàn)檫@兩個(gè)品類非常寬泛，所以，SLAM對其影響，就相對比較有限。

它正在入侵這些領(lǐng)域

一個(gè)技術(shù)重要的最好證據(jù)，就是看見它正在在各個(gè)領(lǐng)域深入應(yīng)用，并且各個(gè)領(lǐng)域都視它為未來，下面我們從這四個(gè)時(shí)下最熱的領(lǐng)域一窺它的火爆。

1）室內(nèi)機(jī)器人

掃地機(jī)要算機(jī)器人里最早用到SLAM技術(shù)這一批了，國內(nèi)的科沃斯、塔米掃地機(jī)通過用SLAM算法結(jié)合激光雷達(dá)或者攝像頭的方法，讓掃地機(jī)可以高效繪制室內(nèi)陸圖，智能分析和規(guī)劃掃地環(huán)境，從而成功讓自己步入了智能導(dǎo)航的陣列。

不過有意思的是，科沃斯引領(lǐng)時(shí)尚還沒多久，一大幫懂Slam算法的掃地機(jī)廠商就開始陸陸續(xù)續(xù)地推出自己的智能導(dǎo)航，直到昨天雷鋒網(wǎng)還看到一款智能掃地機(jī)新鮮出爐，而這追逐背后的核心，大家都知道就是SLAM技術(shù)的應(yīng)用。

而另一個(gè)跟SLAM息息相關(guān)的室內(nèi)移動機(jī)器人，因?yàn)槟壳笆袌龆ㄎ缓托枨蟛⒉幻鞔_，我們目前只能在商場導(dǎo)購室內(nèi)機(jī)器人和Buddy那樣的demo視頻里才能看到，國內(nèi)Watchhhh Slam和Slam Tech兩家公司都是做這方面方案提供的，以現(xiàn)實(shí)的觀點(diǎn)看，現(xiàn)在室內(nèi)移動機(jī)器人市場定位和需求沒落地的時(shí)候，由方案商公司推動，商用室內(nèi)移動機(jī)器人先行，這反而是一種曲線救國的發(fā)展方式。

2）AR

目前基于SLAM技術(shù)開發(fā)的代表性產(chǎn)品有微軟的Hololens，谷歌的Project Tango以及同樣有名的Magic Leap，后者4月20號公布它的新一代水母版demo后，國內(nèi)的AR公司更加看到了這個(gè)趨勢，比如進(jìn)化動力近期就公布了他們的SLAM demo, 用一個(gè)小攝像頭實(shí)現(xiàn)VR頭顯空間定位，而易瞳去年10月雷鋒網(wǎng)去試用新品的時(shí)候，就發(fā)現(xiàn)已經(jīng)整合SLAM技術(shù)了，國內(nèi)其他公司雖然沒有正式公布，但我們可以肯定，他們都在暗暗研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，只等一個(gè)成熟的時(shí)機(jī)就會展現(xiàn)給大家。

進(jìn)化動力CTO聶崇嶺向雷鋒網(wǎng)(搜索“雷鋒網(wǎng)”公眾號關(guān)注)表示，如果用一個(gè)準(zhǔn)確的說法

很多VR應(yīng)用需要用到SLAM技術(shù)，定位只是一個(gè)feature，路徑記錄、3D重構(gòu)、地圖構(gòu)建都可以是SLAM技術(shù)的輸出。

3）無人機(jī)

國外的話，原來做 Google X Project Wing 無人機(jī)的創(chuàng)始人 MIT 機(jī)器人大牛 Nicholas Roy 的學(xué)生 Adam Bry 創(chuàng)辦的 Skydio，挖來了 Georgia Tech 的 Slam 大牛教授 Frank Dellaert 做他們的首席科學(xué)家。

國內(nèi)大家非常熟悉的大疆精靈四避障用的雙目視覺+超聲波，一位大疆工程師徐梟涵在百度百家的撰文里坦率承認(rèn)

“P4里面呈現(xiàn)的主動避障功能就是一種非常非常典型的Slam的弱應(yīng)用，無人機(jī)只需要知道障礙物在哪，就可以進(jìn)行 Planning，并且繞開障礙物。當(dāng)然Slam能做的事情遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，包括災(zāi)區(qū)救援，包括探洞，包括人機(jī)配合甚至集群，所有的關(guān)于無人機(jī)的夢想都建立在Slam之上，這是無人機(jī)能飛（具有定位，姿態(tài)確定以后）的時(shí)代以后，無人機(jī)最核心的技術(shù)?！?/p>

而近期另一個(gè)號稱刷爆美國朋友圈的hover camera無人機(jī)，因?yàn)槠鋭?chuàng)始人的的計(jì)算機(jī)視覺背景，正式把SLAM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來了，在介紹他們無人機(jī)的主要產(chǎn)品技術(shù)時(shí)，提到了

SLAM（即時(shí)定位與地圖構(gòu)建）：通過感知自身周圍環(huán)境來構(gòu)建3D增量式地圖，從而實(shí)現(xiàn)自主定位和導(dǎo)航。

4）無人駕駛

因?yàn)镚oogle無人駕駛車的科普，很多人都知道了基于激光雷達(dá)技術(shù)的Lidar Slam。Lidar Slam是指利用激光雷達(dá)作為外部傳感器，獲取地圖數(shù)據(jù)，使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)同步定位與地圖構(gòu)建。雖然成本高昂，但目前為止是最穩(wěn)定、最可靠、高性能的SLAM方式。

另外，2011 年，牛津大學(xué)Mobile Robotics Group 首次向公眾展示他們的第一輛無人駕駛汽車野貓（Wildcat），這是一輛由 Bowler Wildcat 4X4 改裝而成的車。汽車頭頂?shù)南鄼C(jī)和激光能夠搜集信息然后即時(shí)分析導(dǎo)航，已經(jīng)成功通過了測試。2014 年，他們改裝的一輛 Nissan 的 Leaf 也成功路測。

Mobile Robotics Group主要研究領(lǐng)域是大規(guī)模的導(dǎo)航和對自然場景理解。據(jù)稱，團(tuán)隊(duì)所擁有的技術(shù)非常牛逼，其復(fù)雜和先進(jìn)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一般的同步定位與地圖構(gòu)建（SLAM）算法。

可圈可點(diǎn)的是，對于無人駕駛技術(shù)，他們并沒有使用 GPS 或者是嵌入式的基礎(chǔ)設(shè)施（信標(biāo)之類的），而是使用算法來導(dǎo)航，包括機(jī)器學(xué)習(xí)和概率推理來建立周圍的地圖等。

SLAM技術(shù)在AR上的應(yīng)用，跟機(jī)器人不一樣嗎？

既然SLAM技術(shù)如文章SLAM的世紀(jì)意義所說，它對于機(jī)器人是個(gè)通用技術(shù)，要更深入的了解它，你只能通過它在不同領(lǐng)域應(yīng)用的異同來比較，你才會知道它到底是個(gè)什么東西。

• 關(guān)于SLAM技術(shù)在AR行業(yè)的應(yīng)用，跟在機(jī)器人上使用時(shí)有什么不同的地方。Watchhhh Slam創(chuàng)始人劉博士在接受arinchina采訪的時(shí)候曾給出了很好的答案，雷鋒網(wǎng)這里就不重復(fù)了：

1)精度上，AR一般更關(guān)注于局部精度，要求恢復(fù)的相機(jī)運(yùn)動避免出現(xiàn)漂移、抖動，這樣疊加的虛擬物體才能看起來與現(xiàn)實(shí)場景真實(shí)地融合在一起;機(jī)器人一般更關(guān)注全局精度，需要恢復(fù)的整條運(yùn)動軌跡誤差累積不能太大，循環(huán)回路要能閉合，而在某個(gè)局部的漂移、 抖動等問題往往對機(jī)器人應(yīng)用來說影響不大。

2)效率上，AR需要在有限的計(jì)算資源下實(shí)時(shí)求解，人眼的刷新率為24幀，所以AR的計(jì)算效率通常需要到達(dá)30幀以上; 機(jī)器人本身運(yùn)動就很慢，可以把幀率降低，所以對算法效率的要求相對較低。

3)配置上，AR對硬件的體積、功率、成本等問題比機(jī)器人更敏感，比如機(jī)器人上可以配置魚眼、雙目或深度攝像頭、高性能CPU等硬件來降低SLAM的難度，而AR應(yīng)用更傾向于采用更為高效、魯邦的算法達(dá)到需求。

* 關(guān)于SLAM技術(shù)在AR行業(yè)的應(yīng)用，跟在無人機(jī)行業(yè)的應(yīng)用有什么不同的地方。易瞳CTO艾韜表示

無人機(jī)范圍大，精度要求沒那么高，有其他的光流、超聲波傳感器的輔助；而應(yīng)用在AR的話，AR的幀率要求高，定位要求更高，對體驗(yàn)也要求更高。

• 關(guān)于SLAM技術(shù)在機(jī)器人行業(yè)的應(yīng)用，跟在無人車行業(yè)的應(yīng)用有什么不同的地方。Velodyne激光雷達(dá)的老翁表示：

SLAM在無人駕駛中的應(yīng)用和移動機(jī)器人中的應(yīng)用，從原理上講，沒有任何區(qū)別，無人駕駛汽車，就是移動機(jī)器人中的一種。sabastian教授的《Aritificial Inteligence for Robot》教程中，直接把無人駕駛汽車，叫做移動機(jī)器人。

但實(shí)際應(yīng)用場景的差別，會讓傳感器和所用激光雷達(dá)的成本很不一樣。

• 關(guān)于SLAM技術(shù)在無人機(jī)行業(yè)的應(yīng)用，跟在無人車行業(yè)的應(yīng)用有什么不同的地方。Velodyne激光雷達(dá)的老翁接著表示

關(guān)于無人車和無人機(jī)中，Slam的區(qū)別，最大的區(qū)別是二維和三維。無人車是二維，無人機(jī)是三維。SLAM在二維世界中，有三個(gè)量，x軸，y軸，和方向角。三維世界中，會復(fù)雜很多，有6個(gè)量，x，y，z，roll，yaw，pitch。就是說，在確定位置時(shí)，無人機(jī)要多確定三個(gè)量，相應(yīng)的計(jì)算量會大很多。但是原理仍然是一樣的。

SLAM在同一個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，用攝像頭和激光雷達(dá)的區(qū)別在哪里

很多人注意到，同一個(gè)行業(yè)的SLAM應(yīng)用，有人用相對傳統(tǒng)的激光雷達(dá)技術(shù)，有人用號稱必定是未來趨勢的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)（單目+雙目攝像頭），以室內(nèi)機(jī)器人為例，它們的區(qū)別在哪里呢？

速騰聚創(chuàng)CEO邱純鑫表示：

區(qū)別應(yīng)該從傳感器分，再從算法上分，他們精度上目前能做到差不多，激光相對要穩(wěn)定一些，而幀數(shù)，視覺要快很多，比如比30針（人眼上限）要快很多，畢竟每秒出數(shù)不同，配置的話，現(xiàn)在激光雷達(dá)也有平價(jià)華的方案了，配置要求都不是那么高。

而以無人機(jī)為例，不管精靈四還是Hover camera的SLAM，各家都要在SLAM技術(shù)上結(jié)合額外的超聲波或者光流技術(shù)定位，雷鋒網(wǎng)問邱純鑫這是不是表明純SLAM技術(shù)有硬傷，邱純鑫表示：

純SLAM算法是有些問題的，比如基于已經(jīng)地圖的SLAM還是基于未知環(huán)境的SLAM，后者就有難度。

小結(jié)：

從上面SLAM在各大領(lǐng)域的小荷才露尖尖角，我們已經(jīng)嗅到了SLAM將在各個(gè)領(lǐng)域全面入侵的苗頭。

有了它，將讓真正的智能機(jī)器人觸手可及。

有了它，無人機(jī)將不再依賴于雞肋的色塊識別。

有了它，Magic Leap　這樣的AR神話將變成現(xiàn)實(shí)。

……

如果僅僅是一個(gè)無人機(jī)行業(yè)，借用大疆那位工程師的經(jīng)典點(diǎn)評“所有的關(guān)于無人機(jī)的夢想都建立在SLAM之上”，那其它行業(yè)SLAM將帶給我們怎樣的震撼，你能預(yù)見嗎？