移动机器人导航算法的核心逻辑与我们的日常行为非常相似。从规划路线到动态避障，从定位恢复到任务执行，这些看似复杂的概念其实都蕴含在我们熟悉的场景中。本文将通过一个生动的故事，带你轻松理解机器人导航算法的奥秘，让你发现技术背后的简单与熟悉。移动机器人技术，最核心的就是导航算法，以至于算法岗位的同学的人薪水都很高，而且学历要求也高。听起来好像很高大上，很多术语，包括什么感知、规控、定位、建图、避障、局部地图、全局地图、脱困等等。其实底层逻辑和普通日常生活也是相似相通的。记得有个抖音网红账号叫：《孙老三的一家老小》其中有个很搞笑的段子，火爆全网。题目是就是假如你去润润家的路上遇到个老奶奶的礼貌用语怎么说。其中弟弟夕夕反复问：去干啥了？如果走丢了咋办？走之前咋不给润润打个电话？路上遇到了老奶奶…那么，我就用夕夕去润润家的路上遇到个老奶奶的过程，来给你阐述移动机器人导航算法的主要概念。假如这个夕夕前几天在学校和润润约好，今天要去润润家送一本书给润润。一开始，夕夕约好今天要去润润家，带本书要送给润润，这算是一种排班计划。夕夕出发前通过个电话手表联系润润，询问润润：“老润，你这会在家不？你要是在家的话，我去你家把书送给你呗。大概下午5点去送到你家估计5点15分吧”。润润回答：“在家，好的你来吧。” 这叫任务预约。夕夕出发前在家里就在家里的沙发上和父母，姐姐沟通怎么走，走哪条路去润润家，姐姐拿出平板电脑，在地图上查询路线，小区南门出发→右拐上主路→再右拐→再左拐…这操作，叫建图和选择地图。5点时间到了，夕夕在沙发上关闭电视准备去润润家，开始执行任务。这时候夕夕在沙发上的位置就是导航起始点，前面和爸妈，姐姐沟通后，他的脑子里已全盘了解行走路线，出门→电梯→单元门→小区小道→大门→右拐上主路…这波脑内操作，堪称完美的全局路径规划。但是第一步先要出门，坐电梯下楼，出单元门，走到小区南门，你看这就是局部路径规划。在整个过程中，有很多个局部路径规划，组成了全局路径。随着走的过程中周围的环境，也就是局部地图也在不断刷新变换。至于走的过程中，怎么抬脚，路走偏了怎么纠正，这些通过大脑（上位机），小脑（下位机）和驱动（脊椎），以及电机（肌肉）来闭环反馈调整，这好比规控PNC。好了，夕夕沿着小区内的小道走到小区南大门口，然后出大门右拐，过程中不断通过眼睛判断方位和标记，这叫定位（视觉定位，类似VSLAM），耳朵注意听后面和左右的行车动静，时刻牢记妈妈的教诲注意安全，这叫感知，眼睛和耳朵都是传感器。他沿着大马路边的人行道直走500米，这也可以叫延边，路上看到一个阿姨骑个两轮电动车在人行道上逆行，夕夕心想她这…违反交通规则了吧。他看到了电瓶车从右边前方向着自己驶来，夕夕判断自己需要从人行道的左边走，需要自己向左边移动避让一下，等车子过去再回归右边走，这就是标准的动态避障。他走到了十字路口，啥情况？车子这么多，因为堵车都把斑马线人行道占了。于是他准备右转试图从另外一个红绿灯过，但是走着走着一会迷路了，这就是发生了定位丢失。夕夕通过电话手表打电话给妈妈：“妈妈，那个路口堵了没法走，我往右边走了一段不知道怎么走了”，这是上报异常信息。妈妈指导了一下怎么走，夕夕懂了，继续往前走。这叫定位恢复。可是好不容易走到了另外一个十字路口，一看路口也是堵死了。原来是赶上了傍晚高峰期了！夕夕等了一会还没法正常行走，他想，只能冒险从右边穿插通过车子之间的缝隙，这就是一个完美的脱困动作。正走着，遇到一个弯腰的老奶奶拄着拐杖也要过马路。他想了想，哈哈，终于要做好人好事咯。过马路没有老太太搀扶，怎么能叫过马路呢。老师说，有老太太过马路，必须要搀扶。夕夕心想，就算哪怕老太太不过马路也要把她搀扶过去。这叫子任务，或者也可以算示教路径。他搀扶着老太太走着，并一起过了红绿灯。左转过了红绿灯，继续直行走约600米，就到了润润家的小区北大门口。然后夕夕拨通润润电话告诉自己到了小区北大门，并询问润润进小区怎么走。于是他学着大人的样子和保安沟通放行，这叫门禁控制。进了大门，通过润润指导的小路走到小区家单元门口，呼叫润润开单元门禁，润润通过闭路电视监控看到是夕夕来了，打开门禁，这叫鉴权。夕夕通过电梯到达润润家的门口，再按门铃，换上拖鞋，进入润润家的客厅，走到沙发上坐下，这个沙发就是任务终点，举起书本把书交给润润，这叫作业，到这里任务结束了。夕夕为了不让爸妈担心，他通过电话手表打给妈妈，报告自己到达润润家里了，走哪条路，用了多长时间，路上遇到了什么，还搀扶了老奶奶过马路。这叫发送任务报告。这就是一个清洁或者配送、包括工业移动机器人的完整的任务执行过程，其中导航和算法的基本内容也就是这些。这就很容易理解了。作者：新夸克 公众号：新夸克本文由 @新夸克 原创发布于人人都是产品经理。未经作者许可，禁止转载题图来自Unsplash，基于CC0协议