UWB技術(shù)賦能機(jī)器人智能伴隨新體驗(yàn)
當(dāng)前不少人形機(jī)器人、四足機(jī)器狗等仍需遙控器操控行走，酷似大號(hào)遙控玩具。
若能實(shí)現(xiàn)智能伴隨功能 —— 自主跟隨主人身后、并行側(cè)方乃至引領(lǐng)前行，同步完成負(fù)重運(yùn)輸、攝像頭跟拍等任務(wù)，將大幅升級(jí)用戶體驗(yàn)，為消費(fèi)級(jí)與企業(yè)級(jí)場(chǎng)景拓展更多應(yīng)用空間。
現(xiàn)階段智能伴隨的主流技術(shù)主要有兩種：一種是視覺(jué)方案，另一種是 UWB（超寬帶）定位方案。
純視覺(jué)方案雖具備直觀感知的優(yōu)勢(shì)，但存在顯著技術(shù)局限：攝像頭易受環(huán)境遮擋形成視覺(jué)盲區(qū)；多人員場(chǎng)景下，若第三方介入機(jī)器人與跟隨目標(biāo)之間，極易引發(fā)目標(biāo)丟失；且當(dāng)機(jī)器人處于目標(biāo)后方或側(cè)方時(shí)，人臉識(shí)別功能完全失效，轉(zhuǎn)而依賴背影、衣著體態(tài)等特征識(shí)別，穩(wěn)定性欠佳。
在實(shí)際應(yīng)用中，若要構(gòu)建高穩(wěn)定性、多場(chǎng)景適配的智能伴隨系統(tǒng)，UWB 技術(shù)成為關(guān)鍵支撐。作為無(wú)線電定位領(lǐng)域公認(rèn)的最高精度技術(shù)，UWB 的應(yīng)用方式極為便捷：主人僅需隨身攜帶一枚輕巧的 UWB 標(biāo)簽（如蘋(píng)果AirTag防丟器、汽車鑰匙的大小），或直接使用支持UWB功能的手機(jī)、手表；同時(shí)在機(jī)器人本體安裝UWB定位錨點(diǎn)，機(jī)器人即可通過(guò) UWB 信號(hào)實(shí)時(shí)捕捉主人位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、穩(wěn)定的智能伴隨。
當(dāng)前UWB伴隨主要存在以下幾類技術(shù)路徑：
多錨點(diǎn)TOF（飛行時(shí)間）定位
在機(jī)器人本體上布置至少3個(gè)UWB錨點(diǎn)，基于TOF原理計(jì)算標(biāo)簽位置。
優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，軟硬件易于實(shí)現(xiàn)。
缺點(diǎn)：由于機(jī)器人向地面的投影面積有限，多個(gè)錨點(diǎn)的間距在水平面上難以拉大（例如50cm以上），定位精度受到影響；錨點(diǎn)數(shù)量上升帶來(lái)成本增加；金屬機(jī)身對(duì)UWB信號(hào)遮擋明顯，對(duì)錨點(diǎn)的位置布局挑戰(zhàn)大。
UWB-AOA（到達(dá)角）結(jié)合TOF定位
利用UWB錨點(diǎn)的天線陣列測(cè)量信號(hào)到達(dá)角度（亦稱PDoA，到達(dá)相位差），結(jié)合TOF測(cè)距實(shí)現(xiàn)定位。該方案又可細(xì)分為：
方案一：?jiǎn)五^點(diǎn)固定式
在機(jī)器人前方安裝一個(gè)120°FOV（視場(chǎng)角）的UWB-AOA錨點(diǎn)。此方案軟硬件設(shè)計(jì)難度不算大，但在機(jī)器人后方與側(cè)方存在定位盲區(qū)，需要主人刻意走到機(jī)器人前方才能被定位到，或者機(jī)器人主動(dòng)旋轉(zhuǎn)才能找到主人的位置。此方案可以支持機(jī)器人在主人身后的有限自主跟隨，但無(wú)法讓機(jī)器人智能伴隨在主人側(cè)方甚至走在前方。
方案二：多錨點(diǎn)組合式
在機(jī)身不同方位安裝多個(gè)120°FOV的UWB-AOA錨點(diǎn)，以擴(kuò)大FOV覆蓋范圍。但成本和功耗顯著提高，模塊間協(xié)同處理復(fù)雜，且仍可能存在盲區(qū)。
方案三：旋轉(zhuǎn)掃描式
將一個(gè)120°FOV的UWB-AOA錨點(diǎn)安裝在電機(jī)上，實(shí)現(xiàn)類似機(jī)械雷達(dá)的360°旋轉(zhuǎn)掃描，但在可靠性與安裝布局上面臨較大挑戰(zhàn)，目前已經(jīng)很少有這種方案落地。
方案四：360°單錨點(diǎn)
采用單個(gè)可實(shí)現(xiàn)360°FOV的UWB-AOA錨點(diǎn)。此種方案系統(tǒng)簡(jiǎn)潔、成本可控，但對(duì)UWB天線陣列的設(shè)計(jì)與算法要求非常高，從原型機(jī)到成熟可商用還存在很大的鴻溝，目前僅有極少數(shù)廠商有實(shí)際落地經(jīng)驗(yàn)，此方案最有應(yīng)用前景。
全跡科技專注UWB定位近10年，可提供上述方案四。
全跡已推出適合機(jī)器人智能伴隨應(yīng)用的小型化360°UWB-AOA錨點(diǎn)（型號(hào)ONE1000），并配合國(guó)內(nèi)頭部機(jī)器人初創(chuàng)公司維他動(dòng)力在Vbot超能機(jī)器狗上率先量產(chǎn)落地。
全跡ONE1000具備以下核心特性：
單錨點(diǎn)實(shí)現(xiàn)360°半球形3D定位；
可復(fù)用為UWB雷達(dá)，檢測(cè)周圍人員存在，用于機(jī)器人低功耗休眠喚醒或其他智能交互；
除了支持UWB標(biāo)簽外，還可擴(kuò)展支持UWB手機(jī)與手表；
特殊天線設(shè)計(jì)保證了對(duì)UWB標(biāo)簽朝向不敏感，佩戴自由，無(wú)需刻意固定方向；
采用符合最新法規(guī)的CH9頻段，適用于全球市場(chǎng)；
尺寸44mm x 5mm，UART數(shù)據(jù)接口，單3.3V供電；
核心芯片與生產(chǎn)工藝符合車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具備高可靠性。
全跡 UWB-AOA 技術(shù)切實(shí)解決了跟隨盲區(qū)、天線朝向敏感、成本高昂等行業(yè)痛點(diǎn)，為機(jī)器人智能伴隨這一領(lǐng)域的新興需求提供高可靠性的技術(shù)與產(chǎn)品支撐。
