普渡机器人的技术升级：动态感知算法和 IoT 的完美结合

随着商用服务机器人的关注度和应用范围的不断扩大，人与机器人的交互场景已成为必须面对的议题。例如，机器人如何在通道中与人相对行走，如何避免突然穿越的行人，如何处理人从后面"插队"或"超车"的情况，以及如何应对突然改变方向的人。这些问题与我们在道路上驾驶的情况有许多相似之处。

实际上，作为一种低速无人驾驶方案，商用服务机器人必须解决场景的复杂性和细分化。在人与人的交通行为中，大多数情况已经有了约定俗成的规则，但在封闭或半封闭环境中的人机交互，却带来了许多新的问题。

随着普渡机器人进入了越来越多的场景，开始展示出了强大的技术实力。复杂的环境使普渡机器人变得"更聪明"、"更稳定"，多个产品综合解决方案正在多维度引领全球服务机器人行业的技术趋势，代表了该领域的最新技术突破方向，这也帮助普渡在市场上取得了领先地位。

▍感知算法动态化升级

在核心技术方面，许多人机交互难题的最大挑战在于动态感知算法。例如，商用服务机器人在拥挤复杂的商业环境中行驶时，导航和避障就需要考虑到动态环境的多变性，确保机器人能够快速地检测物体，以合适的方式避开行人、宠物、孩子。这对于人机安全非常重要。同时，部分环境还要求确保客户和餐厅工作人员能够轻松使用机器人并与之互动，这需要机器人能够更"理解"环境。

需要复杂交互的动态环境，对动态物体的处理难度无疑远高于处理静态物体的难度。因为静态障碍物感知大多可以仅依赖激光雷达或者 rgbd 等传感器来实现。通过这些传感器，机器人可以检测到障碍物的存在，只需要知道障碍物与机器人的相对位置，就可以实现简单的路径规划。

然而，当机器人进入人流量较大的环境，面对复杂动态障碍物时，如果仍然像处理静态环境那样处理，没有对未来障碍物的速度和位置进行计算，就非常容易发生碰撞。

实际上，这种高动态环境很难通过等待的方式实现通行，而需要机器人能够首先识别障碍物的语义信息，例如判断障碍物的类别：椅子，行人，或者桌子等。其次，如果知道这个障碍物是动态障碍物，就可以通过连续多帧的跟踪来获取此动态障碍物的速度和运动方向，以预测未来一段时间此动态障碍物的运动轨迹。最后，机器人在进行路径规划时针对此动态障碍物未来的运动轨迹，提前进行避让，让道，停止等操作，经过这样一个复杂的处理过程，才能更好地避免机器人与动态障碍物的碰撞。

目前，普渡科技的产品中已经展现出了两种动态感知算法的实现方式。例如普渡巧乐送机器人采用了 RGBD DL 的实现方式，主要使用深度学习算法，如卷积神经网络（CNN）来训练模型，使其能够检测和分类不同的物体，并通过在图像中检测到物体的位置和边界框，可以实现物体识别。这种技术方案对于算力的要求较高，因此成本也相对较高。

普渡贝拉机器人则主要采用了单线雷达 + RGBD 的技术方案，该方案主要使用随机森林的方法筛选出跟人腿类似的雷达点云聚类，rgbd 点云聚类，根据雷达点云聚类和 rgbd 点云聚类的置信度，来进行后融合处理，提取出行人，再用卡尔曼滤波对多帧行人进行跟踪，来计算行人运动的方向和速度，进而预测出行人未来一段时间的运动轨迹，这种方式硬件限制低，普及性更高，也是普渡推出后，目前市场上较为主流的技术方案。

作为这两类算法最早的使用者和推广者，普渡机器人的动态感知算法相对而言依然具有显著优势。例如在预判障碍物的运动轨迹的预测准确性上，以及后续根据预测做出避让等动作的决策鲁棒性上，普渡机器人领先于同行。

动态感知算法对终端的价值点不言而喻。其不仅提高了场景运动的安全性，还能够减少因发生碰撞而带来的冲突和麻烦，强化了机器人复杂场景的处理能力。在难以解决的场景，普渡机器人已经根据对环境的和场地的感知识别，来做到对相应场地更合适运行速度：比如在十字路口可以减速通过等。

普渡实现了两种动态算法后，又对机器人进行了严格的环境测试和验证，这些测试涉及对每种环境条件进行的 50 次试验。在这些实验室环境的评估中，机器人展示了令人印象深刻的能力，可以同时检测最多 8 名行人。

此外，在该实验室测试中，机器人还通过识别距其所在位置最大距离 5 米内的物体来展示其强大能力，当遇到移动速度从每秒 0.2 米到每秒 2 米的动态障碍物时，机器人更是表现出 100% 的惊人避免碰撞成功率。这一卓越性能凸显了集成到这些机器人中的动态感知功能有效性。

▍ioT 技术赋能更大场景

不仅是高可靠性和鲁棒性的动态感知算法，随着机器人品类不断扩展，机器人覆盖更大面积，机器人可能涉及到更多跨空间楼层的状况。那么，与现有餐厅和配送系统等既有环境的无缝集成对于流畅的用户体验至关重要。

这是由于目前在许多场景下，缺乏明确的规则来管理在公共空间运行的商用服务机器人，因此如何让机器人能够更好通过自动门、实现梯控，或者完成远程传呼，解决环境的不可预测性，确保机器人能够有效地通行，传达其意图并应对复杂的社交情况，是动态感知算法之外机器人能够进一步实现环境和场景升维的可拓展方向。

由于服务机器人品类较新，且缺乏专业的集成商，为此，不少商业服务机器人企业都自主在技术上实现了很多的集成延展，ioT 技术就是普渡更进一步实现一体化产品解决方案的重要方式，这些 ioT 细分技术也让普渡拥有了更完善的整体解决方案提供能力。

例如在自动门 / 门禁领域，普渡开发出了纯软件对接、硬件对接两种方案，从技术上而言，纯软件对接普渡主要通过让机器人请求自动门门禁系统的"开关门服务"，机器人通过 MQTT 发送指令给到门禁系统，门禁系统控制门打开。而在硬件技术上，普渡则主要通过新增与门禁和机器人的通讯系统，让机器人通过蓝牙与普渡自研门禁模块通信，门禁模块控制门禁主机开关门。

在梯控领域，普渡机器人能够完成自主呼叫电梯，自动进梯和按下目标楼层按键，抵达楼层自动离开。其整套系统通过模拟人的行为完成机器人乘梯流程，不控制不破坏不参与电梯的一切内部系统，属于独立且安全的电梯物联方案，这也非常符合当下国内外对于电梯改造安规方面的要求。

普渡机器人针对不同的场景有着不同梯控技术，如针对弱网甚至无网场景下的普渡自研梯控模块改造技术，兼容多个电梯品牌厂商的云梯控技术、三方云技术，能够更好完成机器人乘梯。在前不久，普渡已经与奥的斯合作，"闪电匣"在日本成功打通梯控技术，成功实现与电梯无缝集成。

目前，许多服务场景已经愿意接受使用商务服务机器人以完成数字化升级改造。随着机器人进入越来越多的场景，为了扩大商用机器人服务范围，往往也开始需要对基础设施和运营进行重大改变，以满足不断增长的需求。

这对于机器人企业不仅提出了某项技术的要求，而是需要具备整体解决方案的能力。从中也不难发现，服务机器人体系下所涉及的技术难题并不算少，高动态复杂人机交互场景开始对于产品的技术能力提出了更多要求，技术开始彰显出更大的场景价值。

但尽管存在这些挑战，普渡科技的研究人员正在积极努力克服这些困难，不断提高服务机器人的能力上限，扩大服务机器人的可应用范围。普渡科技的做法更是展现出，拥有核心技术的领头企业，正通过技术迭代，深挖技术细节，持续优化了场景服务能力，开始得到越来越多的市场青睐，这进一步助推企业对于核心技术的重视度越来越强，形成了"技术-市场-技术"的闭环。

该方式也在一定程度上展现了当前机器人等中国新兴战略性产业在市场与技术上的逻辑关系，为中国企业走向世界展示了新的技术样板。