自主 机器人 导航:演示内容
Boxie 2 是一款全自主移动 机器人 ,专为工业应用设计,包括条码/二维码扫描、5G覆盖优化和仓库配送。机器人重量不到5公斤,借助Marvelmind超声波室内定位系统,在面积达100×100米的区域内实现2厘米定位精度。相比 Boxie 1,主要升级是支持自动充电站,可实现真正连续的自主运行。机器人配备12个激光雷达、全向声呐、IMU、里程计和朝上摄像头,通过多传感器融合实现障碍物检测,并能在未抛光的工业地面上精确导航。
文字稿
Boxie 2 是一款全自主移动机器人,专为工业应用设计,包括条码/二维码扫描、5G覆盖优化和仓库配送。机器人重量不到5公斤,借助Marvelmind超声波室内定位系统,在面积达100×100米的区域内实现2厘米定位精度。相比 Boxie 1,主要升级是支持自动充电站,可实现真正连续的自主运行。机器人配备12个激光雷达、全向声呐、IMU、里程计和朝上摄像头,通过多传感器融合实现障碍物检测,并能在未抛光的工业地面上精确导航。
0:01 大家好,这是 Boxie 2。Boxie 2 是我们面向工业应用的新款自主机器人。都有哪些应用?首先是各种扫描。您可以利用机器人上现有的安装孔安装条码扫描器、二维码扫描器或摄像头——顶部和侧面都有很多安装孔,非常方便。然后通过我们的 Dashboard 用航点给机器人下达任务,机器人就能在任意大小的区域内以2厘米精度反复、准确地行驶。比如您的仓库有100×100米,没问题。您可以安装多个固定 信标,然后让机器人开始行驶。也可以是更复杂的场景。例如,在机器人上安装一台5G终端,这台5G终端
0:59 用于精确的5G室内覆盖优化。也就是说,您调整网络,然后派出机器人。机器人搭载5G终端,甚至可以直接为它供电。供电问题稍后再详细谈,因为机器人内部电量充足,本身就是为给您的设备供电而设计的。于是5G终端在移动——或者说机器人载着5G终端在行驶。5G终端拨打电话、下载数据、上传数据,您再使用这些数据。接着您调整网络,再让机器人跑一遍,看看有没有变化。当然,要把首次行驶和第二次行驶进行对比,就需要可重复性。人工很难做到,而这正是机器人的设计用途。下面我们来看看 Boxie One 和 Boxie
1:57 Two 的区别。Boxie One 和 Boxie Two 的尺寸非常接近,机器人重约4.5到5公斤,取决于电池配置,可以说不到5公斤。Boxie One 和 Boxie Two 的主要区别在于自动充电站。充电站使用同样的5安培快速充电器,能在两小时内将默认配置的100瓦时(8安时)电池完全充满。这个充电器接到充电站上,充电站是自动的:机器人驶到充电站,充电站检测到机器人后,才给充电板通电。没有机器人时就不通电,所以不会短路——不
2:56 成问题。只有当机器人到达并接触到触点后,这些触点才开始从充电器获得电流。这就是主要区别:以前机器人已经是全自主的,现在则更加自主,基本上可以一直运行,直到出现故障为止。它能自动行驶,电量低时会自动前往充电站充电。这就是自主机器人。当然,任何自主机器人都必须具备传感器、执行器和处理单元。先说传感器。主传感器当然是室内定位系统,采用我们的超声波加无线电系统。机器人有两个全向麦克风,这些全向
3:54 麦克风目前只高出顶部25厘米。如果您想安装一个篮筐,比如1米高的篮筐,没问题,因为内部有一根1米长的线缆。您可以拧下这四颗螺丝,把麦克风装到顶部,这样篮筐就不会造成非视距问题。机器人以2厘米精度测量每个全向麦克风的位置。知道了两个麦克风的位置,它不仅知道自己的精确位置,还知道方向,因为在静止状态下,没有两个全向麦克风就无法获得方向。当然,全向麦克风和室内定位系统只是传感器之一——也许是核心的一个,但仍只是众多传感器之一。其他传感器有哪些?首先是激光雷达。激光雷达对于
4:52 障碍物检测和避障非常重要。机器人共有12个激光雷达。激光雷达的感测距离可达4米,但那样对外部光线会过于敏感,所以我们把它设为1米。这已经足够了,因为机器人的行驶速度上限约为每秒30到50厘米,也就是说它有两秒钟时间停下,绰绰有余。机器人会在距离障碍物30到50厘米处停下。激光雷达覆盖四周,也覆盖下方——下方也有传感器,因此能检测到台阶落差,机器人不会从楼梯上掉下去。其他传感器还有声呐,它与两个全向麦克风组合在一起非常强大,因为您或者说机器人经常会遇到
5:50 激光雷达检测不到的情况,比如光照在玻璃上。另外,激光雷达也可能被非常强的红外光致盲。没关系,我们还有第二个信息来源。它当然不如激光雷达精确,但总比没有好。传感器融合是整个系统的核心。然后当然还有里程计。左轮和右轮上都装有高精度里程计,用于测量行驶距离。例如,出现遮挡、距离太远、激光雷达测不到时,机器人可以仅靠里程计行驶几米而不会迷失。当然,里程计会累积误差,而这个误差随后又会被超声波系统消除。这就是基于多传感器、基于传感器融合的系统。当然还有IMU。IMU
6:50 同样用途广泛——用于传感器融合,因为没有IMU就无法获得方向,或者说无法获得精确的方向,很多功能也无法实现。传感器其实还能讲很多,为了简短起见,再说一个非常重要的部件:摄像头。机器人有一个朝上的摄像头,旁边这些灯也不是摆设,打开后它们会照亮天花板。也就是说,机器人可以结合里程计、超声波系统和光学定位来行驶,例如识别贴在天花板上的二维码、条码等专用标记。这也是可以实现的。接下来说执行器,因为机器人需要完成某些动作。基本的动作当然是行驶,这很基础,但也许是关键。是的,它可以
7:49 自主且非常精确地行驶——精度为2厘米。这2厘米的精度既来自传感器,也来自车轮,车轮专为工业环境中的各种行驶而设计。例如,这里的地面并不平整,相当粗糙,起伏可达5毫米甚至更多,机器人依然能顺利行驶。所以地面不一定要抛光。那么执行器有哪些?由于您要连接自己的设备,为设备供电就非常重要。您可以通过外部USB为设备供电,非常简单,就像普通USB一样:插上之后,您的外部摄像头或其他外设就能获得供电。此外,还有专门设计的引脚,用于
8:47 为您的设备供电:12伏2安、5伏2安,以及可开关的接地,同样为2安。您还需要与机器人通信,因此我们提供了开放API。通过API,您可以从机器人获取大量数据,也可以向机器人发送数据。都有哪些数据?首先当然是位置,此外还有很多其他信息,比如供电状态、已行驶的里程、当前速度、当前功耗等,可获取的字段多达数百个。但更重要的是,您经常需要控制自己的
9:46 设备——比如开机、关机、对焦或执行某个动作。您可以通过我们的系统来实现。速度不算快——每秒几千到几万比特——但完全可用。也就是说,您可以通过我们自己的无线电,从您的系统向有效载荷发送命令,不需要额外的LoRa、Wi-Fi或蓝牙。通过我们的无线电发送,再经由UART或SPI(这点稍后再谈)控制您的设备,反之亦然。也就是说,您的设备也可以把数据发送出来——比如机械臂的位置、已经完成测量、或者识别出了二维码——把二维码发送给系统:好的,二维码已识别。这时您使用基于
10:46 USB的虚拟UART,再通过我们的无线电发送出去。在接收端,可以通过 调制解调器收集数据,同样使用基于USB的虚拟UART。接口有很多。再重复一遍:USB虚拟UART、多个USB端口、SPI、I2C。这些连接由里程计板(底层板)提供,同时也由上层板提供,上层板本质上是一台Linux计算机——Raspberry Pi。Raspberry Pi功能强大,您甚至可以在上面运行自己的应用程序,并通过HDMI和USB进行调试:接上鼠标和键盘就能调试。此外还有Wi-Fi
11:44 和蓝牙,为此机身上留有专门的开孔。您可以通过Wi-Fi发送数据——Wi-Fi有一根线缆,蓝牙则有一个小孔。所以您能以相当快的速度从系统中获取数据。我们不建议在机器人的计算机上运行您的设备或程序,不过也可以这样做。通常,您会把自己常用的开发板直接安装在顶部,非常方便,因为顶部有很多安装孔,其中一些是专门为Arduino、Raspberry Pi和Jetson设计的,可以直接用于这些开发板。您可以在自己的开发板上运行应用程序,由机器人为开发板供电,然后实现您想要的所有功能。
12:43 再来说说电池。机器人默认配备100瓦时电池,即12伏、8安时。这主要是因为我们采用空运发货,而能被允许带上飞机的电池容量有上限。但您可以另购电池。默认是8安时,而可安装的容量可达40安时,是默认的五倍。8安时足以行驶数小时。很难给出精确数字,因为这取决于负载、速度、地面和行驶模式,但满电时可以行驶数小时。满配容量时,续航是默认的五倍,我们
13:41 估计行驶时间可达48小时。四十八小时。再重复一遍:默认配置两小时即可充满,可行驶约8到10小时;满配容量时可行驶48小时。当然,通常自主行驶本身用不了这么多电,所以您可以用这些大容量电池为外部设备供电。有些用户还想要更多,可以吗?当然可以。可以加装一层电池:安装额外的电池,然后直接连接到这个12伏端口。这样机器人就会搭载这块电池,甚至是一台不间断电源(UPS),由它为您的设备供电。那么
14:40 机器人还有哪些特点?机器人是为工业应用设计的,但人们也在尝试把它用于许多其他场景。比如我刚才提到的篮筐。起初的需求是运送塑料样品:在一座大型工厂里,一端生产塑料,而每30分钟需要对塑料进行检测分析的实验室在另一端。现在人们每30分钟要跑一趟。何必呢?装上篮筐,用螺丝固定好,把装有样品的瓶子放进去,机器人就会来回往返。所以,可以完成各种配送任务,载重可达
15:35 10公斤。10公斤是设计载荷,而且用途不止于此。近期还有一个案例,客户说:“我们想在地面上画图,能用它在地面上画东西吗?”当然可以。机器人非常精确,可以看看它的行驶视频。只需在机器人上安装一支笔或某种喷涂装置,再通过您自己的软件控制它,或者我们也可以为您编写应用软件。也就是说,发送给机器人的不仅有航点,还有喷涂装置的控制命令。是的,我们会根据客户需求开发应用软件或功能,因为每个客户都想要一些特别的、
16:34 独特的东西。我们的建议是:先买一台机器人,开始上手试用,因为我们无法想象所有的应用场景,客户总有更特别的需求。所以先试用,告诉我们还缺什么,我们会很快为您增加这些功能。这样,机器人就会更适合您的具体应用。通常这很快——从几天到几周不等,取决于应用的复杂程度。Boxie Two——面向工业应用的新款移动机器人。衷心希望您会喜欢它。非常感谢。
视频目录
要点总结
- Boxie 2 借助超声波室内定位,在大面积仓库中实现2厘米定位精度
- 自动充电站实现真正的自主运行——机器人自动对接,2小时内充满电,并可持续不间断运行
- 全面的传感器融合结合12个激光雷达、全向声呐、双轮里程计和9轴IMU,实现可靠的障碍物检测与导航
- 开放API和可配置的电源输出(USB、12V/2A、5V/2A),可灵活集成摄像头、扫描仪和定制设备
- 重量不到5公斤,可在起伏达5毫米以上的未抛光工业地面上导航,无需改造地面
适用人群:机器人工程师与AMR开发者
适合需要自主移动机器人完成重复性扫描、配送和定位任务的仓库经理、自动化工程师和设施运营团队。本内容介绍如何在工业环境中实现精确的室内导航、通过自动充电延长自主运行时间,以及灵活集成有效载荷。
常见问题
自主机器人导航系统
Boxie 2 是面向工业设施的自主移动机器人的一项重要进步,将精确的室内定位与实用的自主运行能力相结合。机器人集成了Marvelmind超声波室内定位系统——利用两个全向麦克风和基于无线电的 信标——在大面积仓库区域内实现2厘米精度,无需抛光地面。其传感器包括:12个激光雷达,用于1米范围的障碍物检测;声呐,作为环境感知的备份;双轮里程计,用于应对遮挡;以及9轴IMU,用于保证方向精度。朝上的摄像头可借助安装在天花板上的二维码或条码实现光学定位。Boxie 2 的变革性功能是自动充电站:机器人可自主对接,在两小时内充满100Wh电池,从而实现不间断的部署运行。机器人通过安装孔支持有效载荷集成,并提供可配置的电源输出:标准USB、12V/2A、5V/2A以及可开关接地引脚。其开放API支持通过无线电和无线协议进行命令与控制,同时支持Arduino、Raspberry Pi和Nvidia Jetson Nano等常用单板计算机。应用场景涵盖仓库扫描、5G室内覆盖测试、库存核查和科研应用。
主题
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