安保機器人守護智慧城市

用機器警長代替人力夜間巡邏，一旦機器警長發現異常情況可反饋至監控中心報警，再由出警人員介入，報警期間機器警長獨有的追蹤能力，可一直追蹤可疑人員，為出警人員爭取寶貴的時間。隨著春運期間客流走高，按片劃分的清站方式并不能完全保證站區的安全穩定。這就是兩年前鄭州東站引進的“E巡機器警長”。如今，這款安保機器人向著智慧城市中的各場景逐步落地應用。

應運社會發展而生的安保機器人

2018年1月，國家統計局發布最新人口數據，我國2017年比2016年出生人口減少了63萬人，在網絡上引發熱議。隨著人口紅利耗盡，越來越多行業將遭受沖擊，嚴重依賴人力的安保行業更是首當其沖。

相關統計顯示，目前我國安保市場存在高達112萬的人力缺口，而且大部分安保從業人員文化水平和專業素養不高，初中文化水平的從業人員占比高達60%。企業遭受著人員招聘困難、培訓成本高昂、工作質量難以保證等痛點的多重夾擊。

另一方面，傳統安防以“人防+物防”的模式為主，業務數據化困難、建設運行成本高，已難以滿足當下社會快速發展的智能化需求。安防企業亟需尋找新的業務增長點。

在此背景下，隨著機器人相關的各項技術趨于成熟，安保機器人成了安防企業和用人企業破局的共同選擇。

大道智創正是一家致力于智能安保機器人研發的高新技術企業。創始人趙信宇從大學畢業之后就一直夢想著做一款真正實用的機器人。2015年，趙信宇聯合幾個同學和校友，共同組建了大道智創的核心技術團隊。

從成立之初，大道智創就擁有了一支技術實力非常深厚的團隊。大道智創CTO邢志偉是哈爾濱工業大學博士，曾任職于NVDIA深圳公司并負責領導多項消費級顯卡、工作站級顯卡、TEGRA智能手機平板項目的軟硬件設計開發及多項圖像處理算法的開發；聯合創始人龍建睿，伊利諾伊理工大學博士，研究方向主要為信號與系統、自適應濾波、非線性系統辨識與控制、統計信號處理及其 在生物醫學與機器人系統中的應用。聯合創始人魏偉，哈爾濱工業大學博士，曾在凱斯西儲大學訪問學習，研究方向主要為非線性系統控制、風力機系統變速控制、醫療手術機器人伺服控制系統。

隨著全國首款“機器警長”—— E巡在鄭州東站正式上崗，大道智創這家 年輕的企業開始被人們認識。

前沿技術：視覺SLAM

對于一款自主移動機器人來說，導航系統是決定成敗的關鍵。產品研發階段，擺在趙信宇面前的有兩個選擇：一是理論比較成熟，產品落地也更加豐富的激光SLAM，二是適用于復雜動態場景，但對計算性能和算法要求都更高的視覺SLAM。

激光SLAM的誤差模型相對簡單，在算法上門檻更低，部分開源算法甚至已經被納入ROS系統成為了標配，是當時移動機器人企業的普遍選擇。

激光雷達的距離測量也比較準確，能夠在強光直射以外的環境中穩定運行。不過，依據所使用的激光雷達的檔次，激光SLAM的應用場景被分為涇渭分明的室內應用和室外應用。激光雷達分為許多檔次，昂貴的室外遠距離多線雷達動輒成本高達數十萬元，室外常用的高端中遠距離平面雷達成本也需數萬元不等。

早期的視覺SLAM基于濾波理論，其非線性的誤差模型和巨大的計算量成為了它實用落地的障礙。但近年來，隨著具有稀疏性的非線性優化理論(Bundle Adjustment)以及相機技術、計算性能的進步，視覺SLAM的優勢慢慢凸顯出來。

視覺SLAM的好處在于它可以利用豐富紋理的信息，這帶來了重定位、場景分類上無可比擬的巨大優勢。而且，視覺信息可以較為容易的地用來跟蹤和預測場景中的動態目標，如行人、車輛等，對于在復雜動態場景中的應用這是至關重要的。另外，和激光SLAM相比，視覺SLAM的成本要低得多，這對于產品的商業化落地無疑是一項巨大的優勢。

不過，視覺SLAM畢竟是一項前沿技術，門檻要高得多。基于非線性優化的地圖構建是非常復雜和耗時的計算問題；在實際環境中優化和改進現有的視覺SLAM框架，比如加入光照模型、使用深度學習提取的特征點，以及使用單雙目及多目融合視角等技術，也是非常困難同時又得不面對的問題。

選擇視覺SLAM就意味著更高的前期投入，很多初創團隊都難以承受，但經過一番深思熟慮之后，趙信宇還是決定啃下這塊硬骨頭。一方面，“安保機器人不可能待在辦公室里巡邏，它必須適用于室外的復雜大場景”，視覺SLAM無論在技術還是成本上都有著巨大的優勢。另一方面，他對自己團隊的技術實力也非常有信心。

向智慧城市的各場景延伸

經過長達一年時間艱苦卓絕的技術研發，大道智創終于推出了自己的首款產品——“e巡”機器警長。“e巡”機器警長整機高1.6米、底盤直徑80公分、體重80公斤，配備4路1080P高清夜視攝像頭360度實時全景監控，同時融合熱成像系統、超聲波陣列、紅外陣列、TOF深度相機和平面激光雷達多傳感器采集環境信息。

2017年2月，“e巡”機器警長正式在鄭州高鐵站落地應用。它不僅可以實現清站工作，還可以全天候自主巡邏，抓取并識別旅客的面部信息，與公安系統黑名單進行比對，協助民警抓捕逃犯。

大道智創是國內第一家采用視覺SLAM方案的安防機器人公司，而且其成本不到同行的一半。

該公司并沒有急著將“e巡”機器警長推向市場，而是找了二十多家有潛在應用意愿的客戶，讓他們免費試用。免費試用的目的，一是測試機器人系統的穩定性；二是挖掘客戶的潛在需求。

不同行業的安防需求差異巨大，比如核電站需要在安保機器人中加入核輻射檢測功能，商場則希望他們的安保機器人能夠在白天“兼職”迎賓導購員。有些需求是原來客戶自己都不知道的，大道智創希望在免費試用的過程中慢慢將它挖掘出來。

“e巡”機器警長本質上是一個具有自主移動能力的平臺，上面可以搭載各種功能模塊，實現功能的定制化。趙信宇并不打算將所有的客戶需求一股腦塞進“e巡”機器警長，而是希望先做好幾種常見功能服務好一部分客戶。

經過長達八個月的產品打磨，“e巡”機器警長已經漸趨成熟，不過在創始人趙信宇心中它還不是一款完美的產品。“可能別家的產品所有項目都做到了70分，我們有些項目做到了90分，但有些項目只有60分”，趙信宇說道。

這跟大道智創的團隊基因密不可分，大道智創以哈爾濱工業大學和美國伊利諾伊理工大學的碩博團隊為基礎組建，大家的強項在于視覺SLAM算法，用戶交互界面的開發方面則相對欠缺。

與智能手機不同，安保機器人是一個非常復雜的系統。如果交互界面優化不夠，用戶用起來就會非常吃力。大道智創早期集中精力在打造機器人的自主移動能力，如今產品逐漸走向市場，交互界面這塊短板自然也要補齊。目前，大道智創正在不斷擴充技術團隊，努力讓“e巡”機器警長更加全面均衡。

據大道智創介紹，目前市面上絕大多數安保機器人采用的還是激光SLAM方案，和“e巡”機器警長相比在價格上毫無競爭力。未來隨著“e巡”機器警長大規模量產，成本還有望進一步降低。少部分廠商雖然也在研究視覺SLAM，但目前還只能做到室內小場景的自主導航。

在體驗相近的前提下，更低的成本意味著“e巡”機器警長可以滲透到更多的場景。目前，大道智創已經布局了核電、住宅、交通、軍用、警用等多個領域。大道智創還將進一步繼續深化場景，進入校園市場。學校是一個非常龐大的市場，全國的大中小學包括幼兒園有55萬所。最近幾年，校園發生的不安全事件，讓老師和家長對孩子的安全越來越重視。“我們產品價格已經降到了學校可以接受的程度，但其他產品還達不到，這對我們來說是一個巨大的機會。”大道智創方面表示，他們2018年計劃率先布局初中、高中等封閉式的校園場景。隨著產品逐步落地，未來還將滲透到更多場景。

“e巡”機器警長將成為智慧城市的一支守護力量。