實驗室里，一群無人車正在靈活地變換隊形，精準(zhǔn)地避開每一個障礙，而這一切的精妙控制，都源于一套看不見的系統(tǒng)——NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)提供的亞毫米級精度定位支撐。
在機器人技術(shù)日益精進的今天，精確的室內(nèi)定位已成為科研突破的關(guān)鍵支撐。當(dāng)研究涉及高速飛行的無人機、精密操作的機械臂或復(fù)雜集群算法時，亞毫米級的精度和毫秒級的延遲往往決定了實驗的成敗。
在多種室內(nèi)定位技術(shù)中，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)以其卓越的性能，成為機器人科研領(lǐng)域的黃金標(biāo)準(zhǔn)。
一、高精度標(biāo)桿：NOKOV度量動作捕捉
走進眾多高校機器人實驗室，常能看到空間中安裝的多臺紅外高速相機，這些正是NOKOV度量光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)的核心組成部分。
這套系統(tǒng)通過排布在空間中的多個動作捕捉鏡頭，對室內(nèi)空間的捕捉區(qū)域進行覆蓋，并對捕捉目標(biāo)上放置的反光標(biāo)志點（Marker）進行三維空間位置的精確捕捉。
經(jīng)過專業(yè)軟件算法的處理，系統(tǒng)能輸出高達亞毫米級別的定位精度，采樣頻率最高可達340Hz，為機器人研究提供了前所未有的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度和實時性。
與采用GPS、航跡推算、全局?jǐn)z像頭、UWB等定位方法的實驗平臺相比，該平臺的精度大大提高。
二、 技術(shù)解析：多重優(yōu)勢支撐科研創(chuàng)新
微秒級時間同步技術(shù)確保了多個相機之間的時間戳誤差≤1μs，而UWB基站同步誤差達100μs。當(dāng)無人機以10m/s飛行時，前者位置計算誤差僅0.01mm，后者達1mm，這種差異對機器人控制算法驗證至關(guān)重要。
多剛體識別與追蹤能力讓研究者能夠同時分析機器人多個部件的運動關(guān)系。系統(tǒng)軟件具有一鍵建立剛體功能，大幅提高工作效率。
大范圍覆蓋能力支持20m×20m空間覆蓋，多機同步誤差在±0.03mm內(nèi)，為群體機器人研究提供了理想平臺。
無論是單個機械臂的精細(xì)操作，還是數(shù)十架無人機的集群飛行，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)都能提供全場景的精準(zhǔn)定位支持。
三、應(yīng)用案例：多領(lǐng)域研究突破
中科院自動化所的群體智能研究
在中國科學(xué)院自動化研究所，蒲志強老師團隊進行的群體智能相關(guān)研究中，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)被用作室內(nèi)定位追蹤系統(tǒng)。
研究團隊在無人車上添加標(biāo)記點，通過動捕系統(tǒng)確定小車位置及小車與小車之間相對位置，從而實現(xiàn)協(xié)同控制，完成無人車任意隊形自主變換。
該研究從兩個技術(shù)路徑展開：知識與數(shù)據(jù)協(xié)同驅(qū)動的群智決策和虛實融合的無人集群綜合實驗。
北京理工大學(xué)的異構(gòu)多智能體協(xié)同平臺
北京理工大學(xué)則在NOKOV度量光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，搭建了一套以無人機、地面移動機器人/無人車為控制對象的異構(gòu)多智能體協(xié)同/地空協(xié)同/無人機集群控制實驗平臺。
該平臺可實現(xiàn)對多種異構(gòu)智能體控制算法進行驗證，并模擬出空地協(xié)同巡邏、無人車圍捕和探測圍捕等多種軍事場景。
同濟大學(xué)的機器人建造平臺
在同濟大學(xué)袁烽教授團隊的木結(jié)構(gòu)裝配建造機器人平臺中，研究人員選擇NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)作為感知系統(tǒng)的核心傳感器。
將12臺Mars 2H紅外相機均勻分布在機器人工作空間的四周，以記錄反光標(biāo)志點的位置信息，并在計算機端通過運動分析軟件進行數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)標(biāo)定、剛體定義等任務(wù)。
四、 其他主流方案，各有所長
除了光學(xué)動作捕捉系統(tǒng)，室內(nèi)定位領(lǐng)域還有多種技術(shù)路徑，各有其適用場景和特點。
UWB超寬帶定位系統(tǒng)
UWB超寬帶定位系統(tǒng)基于超寬帶脈沖信號，多徑分辨能力強，是工業(yè)場景的熱門選擇。其水平精度約10cm、高度精度約30cm，支持多標(biāo)簽/基站組網(wǎng)。
不過，UWB易受障礙物遮擋產(chǎn)生NLOS（非視距）誤差，且在機器人高速運動時，因時間同步精度限制，位置計算誤差較大。
視覺/激光SLAM方案
視覺/激光SLAM方案通過環(huán)境特征建模實現(xiàn)無人機室內(nèi)定位，無需預(yù)設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施。
例如，Intel RealSense D435i結(jié)合VINS-Fusion視覺慣性方案，可實現(xiàn)0.1-0.3m的精度。360°A3激光雷達SLAM采樣頻率可達16000次/秒，具備25m測距半徑。
但視覺SLAM在低紋理環(huán)境特征點提取率會下降60%，激光SLAM在強光環(huán)境易失效。
時空算力背包
在2025世界人工智能大會上，千尋位置與國家地方共建人形機器人創(chuàng)新中心聯(lián)合發(fā)布了一款集成時空感知與端側(cè)算力的機器人行動中樞——“時空算力背包”。
該產(chǎn)品將為機器人賦予動態(tài)厘米級精準(zhǔn)定位和多模型協(xié)同推理能力，讓機器人真正從室內(nèi)走向室外，應(yīng)用于物流配送、園區(qū)導(dǎo)航、自主巡檢等更多場景。
五、 科研應(yīng)用：選擇指南，因需而配
面對多種定位方案，研究者需根據(jù)具體需求做出選擇：
對于算法驗證與控制系統(tǒng)開發(fā)，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)是理想選擇。其亞毫米級的精度和毫秒級的延遲能為算法評價提供可靠基準(zhǔn)。
對于室外環(huán)境或大范圍作業(yè)，多傳感器融合方案或“5G+北斗”組合技術(shù)可能更適合，它們能實現(xiàn)室內(nèi)外定位無縫切換。
對于成本敏感的教育演示，輕量級方案如超聲波+光流傳感器組合可能足夠，雖然精度僅10-15cm，但成本低廉。
對于黑暗環(huán)境或弱光條件，毫米波射頻定位方案表現(xiàn)卓越，其反向散射標(biāo)簽單價低，功耗僅微瓦級，穿透煙霧能力優(yōu)于UWB。
在西北工業(yè)大學(xué)、北京理工大學(xué)等科研機構(gòu)的實驗室里，NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)正在為機器人研究的突破提供強有力的支持。從單臺機器的精密操作到多智能體的集群協(xié)同，亞毫米級的定位精度讓曾經(jīng)只存在于理論中的算法走向現(xiàn)實。
隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，精準(zhǔn)室內(nèi)定位的需求將愈發(fā)重要，而NOKOV度量動作捕捉系統(tǒng)無疑將繼續(xù)在這一進程中扮演關(guān)鍵角色。
