機器人高效導(dǎo)航定位背后SLAM專用芯片的崛起

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠(yuǎn)）對移動機器人來說，導(dǎo)航定位是最基本最核心的功能之一，機器人自主移動能力建立在出色的導(dǎo)航定位基礎(chǔ)上。目前移動機器人應(yīng)用得最廣泛的導(dǎo)航定位技術(shù)無疑是SLAM技術(shù)。

SLAM技術(shù)是定位與地圖構(gòu)建技術(shù)，其重要的理論與應(yīng)用價值被認(rèn)為是實現(xiàn)自動駕駛和全自主移動機器人的關(guān)鍵技術(shù)。小到掃地機器人，大到自動駕駛汽車，無人自主移動設(shè)備近些年的快速發(fā)展加速了SLAM行業(yè)的發(fā)展，為了利用這些市場機會，技術(shù)供應(yīng)商正在整合SLAM先進軟硬技術(shù)進行行業(yè)布局。

機器人芯片與SLAM

目前機器人系統(tǒng)中，各種芯片的組合多種多樣，有機器人專用SoC方案、通用SoC加模組方案以及各種以MCU基礎(chǔ)的組合方案。這些芯片組合構(gòu)筑成機器人底層硬件基礎(chǔ)，各種強大的功能都建立在這些硬件控制上。

以硬件為基礎(chǔ)，機器人系統(tǒng)還有一些關(guān)鍵點，如智能算法、傳感器、多機協(xié)作、協(xié)同控制等。而且隨著人工智能、大模型的快速發(fā)展，現(xiàn)在基于多傳感器的多模態(tài)大模型也開始在機器人中占據(jù)重要地位。

智能算法加上傳感器就是SLAM的核心，實現(xiàn)SLAM需要這兩類技術(shù)作為支撐，一是傳感器信號處理（包括前端處理），二是位姿圖優(yōu)化（包括后端處理），這類技術(shù)與傳感器無關(guān)取決于后端的算法處理。從傳感器方向上來看，目前機器人中的SLAM技術(shù)主要應(yīng)用了視覺SLAM和激光雷達SLAM兩條技術(shù)路線，兩條技術(shù)路線均有不少落地的機器人項目，二者也各有優(yōu)勢。

現(xiàn)在更是在推進3D SLAM，2D傳感已經(jīng)無法滿足日益復(fù)雜的機器人終端需求，即以3D傳感器為核心，通過對激光雷達/視覺、IMU、里程計、GPS等各類傳感器進行數(shù)據(jù)融合處理，配置高性能處理器，實現(xiàn)對無人車環(huán)境的建圖以及匹配定位功能。

為了實現(xiàn)性能更高的SLAM效果，上游的芯片廠商會自研SLAM算法將算法在芯片層面硬件化，傳感器廠商也有不少做SLAM，與傳感器件打包成整個導(dǎo)航模塊提供給下游設(shè)備廠商。在這種趨勢下，將SLAM硬件化的芯片越來越多。

算法芯片化后的SLAM專用芯片

SLAM專用芯片應(yīng)該說解決了目前行業(yè)內(nèi)不少痛點，以往軟件化3D算法＋FPGA或者高性能處理器的方案往往功耗很大，SLAM部分上耗時也長。如果涉及復(fù)雜場景，如AMR、無人機，各種3D感知的配件BOM高，做傳感器融合也非常復(fù)雜。

將傳感導(dǎo)航算法芯片化后，進行單芯片的全集成能夠有效解決目前這些行業(yè)痛點。目前這些產(chǎn)品已經(jīng)有廠商在做，而且相關(guān)芯片產(chǎn)品也比較有代表性。

如銀牛微電子即將推出第二代3D SLAM系統(tǒng)級芯片NU4500，是集3D視覺感知、AI及SLAM硬件引擎為一體的3D空間計算系統(tǒng)級芯片，是目前全球唯一實現(xiàn)三者合一的單芯片解決方案。

該芯片具備8核高性能CPU，可作為自主移動機器人主控使用，可同時處理10路攝像頭信息，僅一顆芯片便可實現(xiàn)多傳感器融合，同時芯片配置的邊緣端AI算力進一步提升，最高可高達 7.5TOPS，能提供完整的邊緣端深度學(xué)習(xí)算法庫和解決方案。

專注于機器人芯片設(shè)計的一微半導(dǎo)體在SLAM專用系統(tǒng)芯片領(lǐng)域同樣卓有建樹，是少有的同時能提供慣性導(dǎo)航eSLAM、激光SLAM導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航vSLAM芯片、算法及完整解決方案的芯片商。

目前主推的機器人SLAM SoC AM890，運算速度是通用SoC的3-8倍，整體功耗只有通用SoC的五分之一。該芯片同樣將SLAM算法硬件化，實現(xiàn)了IP自主研發(fā)，用硬件加速和算法芯片化實現(xiàn)了GPU和FPGA功能，降低了BOM成本。

小結(jié)

機器人廠商需要這樣的SLAM專用系統(tǒng)級芯片來實現(xiàn)高效率的建圖定位，而且現(xiàn)在這些芯片的計算能力也能夠覆蓋復(fù)雜的導(dǎo)航運算。隨著機器人市場的擴張以及更多機器人場景被開發(fā)出來，市場會對SLAM專用系統(tǒng)級芯片愈發(fā)需要。