室内定位系统的应用

自主机器人、无人机、叉车、起重机、VR/AR、人员定位,以及其他众多工业和特殊应用

室内定位系统的应用非常广泛,从自主机器人、无人机和AGV,到车辆、叉车、起重机和人员跟踪。

每种应用都有其特殊要求或侧重点,因此解决方案也各不相同。不仅如此,为了更好地满足应用需求,推荐的方案、技术和架构也可能有所不同。

如果您的应用未列出或说明有误,请发邮件至 info@marvelmind.com, 我们会及时处理。

自主移动机器人是RTLS的典型用户。同样,现代AGV实际上就是自主移动机器人,与沿导线或磁条行驶的老式AGV不同。

现代自主移动机器人与老式AGV的区别,就像L5级自动驾驶电动汽车与有轨电车的区别。

室内机器人通常需要由室内定位系统提供 位置和方向 ,因为磁力计在室内工作不可靠,甚至完全无法工作。然而,计算静止状态下的位姿或朝向并非易事;Marvelmind室内定位系统借助 配对信标 (YouTube)功能巧妙地解决了这一问题,而其他精度较低的方法则难以做到。

室内自主无人机 本质上是 在三维空间中运行的自主机器人 (XYZ),而普通轮式自主机器人通常只需二维(XY)追踪即可。多楼层并不会给追踪增加多少复杂度,因为它只是多层二维室内定位系统的叠加。

无人机还面临其他技术难题:没有里程计,并受重量、尺寸和供电的限制。此外,RTLS出错对无人机造成的代价要高得多——无人机迟早会坠机。因此, 为无人机构建室内定位系统比为自主机器人更复杂.

值得注意的是,无人机各不相同。 小型室内自主无人机 体积太小,无法搭载自动驾驶仪硬件。这是小型无人机与全尺寸无人机的根本区别。小型无人机仍然是自主的,但它们的“大脑”不在机上。它们携带移动信标来获知自身位置,但在室内自主飞行时,只是盲目执行系统(远程“大脑”)发出的指令。

在工业应用中,自主无人机主要用于 自动巡检。这是很好的方案,但也有不那么炫酷、却更 可靠的替代方案.

精确室内定位系统的另一个常见应用是无人机自动降落,适用于光学方法失效或 无法使用RTK GPS的场合。

在室内追踪叉车及类似车辆,是室内定位系统非常理想的应用场景:

——需要提高车辆利用率

——需要提高安全性,防止碰撞和事故

——叉车体积大,不会钻进奇怪的地方

——通常在二维平面上作业,比三维更容易追踪

——车上有电源,便于为移动信标供电

——对移动信标没有重量和尺寸限制

——对位置更新率的要求不高

因此,在开展全面自动化项目时,我们建议终端用户先从叉车这类简单对象入手,成功后再扩展到 人员追踪(保障安全、提高效率), 自主机器人,最后才是 室内自主无人机.

工业自动化的核心是人:
——保障人员安全

——让人去做需要动脑的工作,而不是重复性工作

——优化现有流程,减少步行时间

——能自动化的环节,现在就实现自动化

自动化始于数据:谁在哪里、在做什么、为什么做。因此,面向人员的室内定位与导航系统是一切的核心。

人员追踪及其应用的分支非常多:

——商场导引

——博物馆导览

——机场、火车站、港口等场所内的导航

——根据与仪表或物体的距离分配任务

——VR/AR

——访客计数

——限制区域出入管理

——工业环境中的人员地理围栏

——协助AGV和机器人避免与人员发生事故

——发生事故时及时找到并救援人员

——远程监测健康状况

——体育运动

室内人员追踪的应用清单确实很长。

Marvelmind Robotics主要专注于 工业应用(YouTube)中的人员追踪。不过,几乎相同的手段也可用于追踪参观者、帮助患者康复,或 引导视障人士 参观博物馆.

虽然我们从事的是工业自动化,但有时看起来我们更像是在 前沿科研甚至教育科技领域工作。世界各地数十所知名高校、创新实验室,以及 创新型企业 的未来实验室,都在使用我们的系统开展各类研发项目。

研究人员使用Marvelmind室内定位系统的领域很多,难以一一列举:

——形态各异的自主机器人

——用于各类研究项目的自主无人机

——机器学习

——集群

– 患者康复

——建筑

– 考古

——海洋科学与自主船艇

——航天与月球自主车辆

——各类航天科研项目

起重机和吊钩是RTLS一个规模出人意料的应用领域:

——起重机追踪

——危险货物吊载追踪

——吊钩XYZ追踪及多方向摆动监测

——吊载物与车辆/人员之间的地理围栏区域

——住宅土建工程中起重机臂端的地理围栏

另一方面,起重机和吊钩需要追踪,这本身并不奇怪。起重机是历史悠久的工业机械,尺寸和用途各不相同,其中大部分任务属于工业范畴。因此,这显然是Marvelmind室内“GPS”这类工业室内定位系统的用武之地。

在某些情况下,对于看似属于室外的应用,例如自主船艇、船舶或其他海事场景,室内定位系统反而更合适。

严格按术语来讲,这类定位系统更应称为 RTLS 而不是 IPS。更确切的叫法是 本地定位系统(LPS).

客户或潜在客户向我们咨询过的船艇相关案例包括:

——为停靠的渡轮自动引导充电装置

——自主救援艇与大型船舶对接

——各类自主船艇研究:先在水池中试验,再扩大规模

体育运动对室内定位系统的要求很高:

——高精度非常重要

——高位置更新率和低延迟很重要

——尺寸和重量很重要

我们参与过的体育项目包括:

——冰球

——滑冰

——卡丁车

——U型场地滑雪

——桌上冰球

——马术

这一领域当然还可以扩展到:

——室内赛车

——室内无人机竞速

——BMX小轮车

还有许多其他运动项目,RTLS已经或即将在其中发挥重要作用:篮球、足球、雪车等。

室内定位系统不仅提供位置数据,还能输出速度、加速度等数据流——这些参数对运动员、教练和球迷都非常重要。

VR与AR

VR 和 AR 系统通常自带由内向外(inside-out)或由外向内(outside-in)的定位系统,一般依靠光学 + IMU 传感器融合。

有时,VR/AR内置的追踪系统存在技术问题,在工业环境中表现不佳,因为工业环境比理想的家庭或办公环境更具挑战性。此时,Marvelmind室内定位系统可以为其提供真值参考,对VR/AR用户的当前位置给出“第二意见”,从而增强VR/AR系统的传感器融合数据。

访客引导与工业应用中的人员追踪有很大不同:

——他们只是访客,不是专业人员或员工

——他们不具备使用系统的技能

——他们之间差异极大:从孩子到老奶奶

——他们不穿戴内置追踪器的制服或头盔

即使在访客追踪领域内部,应用场景以及由此对RTLS提出的要求也差别很大:

——在机场寻找登机口

——在商场寻找商品

——在博物馆寻找艺术品

——在会议上找到匹配的会面对象

对于专业人员,我们通常主要讨论以安全和效率为目的的追踪;而对于普通访客,我们通常讨论的是引导——借助手机或平板电脑应用进行引导。

此外,两者的要求和所用工具也很不同:

——工业应用:高精度、高可靠性

——普通公众:中等精度和可靠性

——专业人员:地理围栏区域及其他专用功能

——普通访客:简单易用、体验流畅

——专业人员:专用标签和专业平板电脑

——访客:美观易用的手机应用

因此:

——普通访客:BLE、WiFi和光学追踪

——对精度和可靠性要求严格时:超声波或UWB

我们明确区分面向“工业专业人员”的RTLS应用和面向“访客”的追踪或引导。Marvelmind Robotics更专注于工业专业人员。

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