智能導(dǎo)航技術(shù)如何掃清掃地機(jī)器人普及最后一道障礙？

Napoleon Chan / 2021-06-11 10:0456673

近幾年掃地機(jī)器人異常火熱，銷量屢創(chuàng)新高，逐漸成為中國家庭中常見生活家電。掃地機(jī)器人從誕生那天算起，已有近20年的歷史，可長期處于叫好不叫座的狀態(tài)，直至智能導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用才掃除了掃地機(jī)器人普及最后一道障礙。

慣性導(dǎo)航的不足

掃地機(jī)器人是一個(gè)高度集成的家用電器，由傳感器、行動裝置、電池、風(fēng)機(jī)、集塵盒多個(gè)零部件組成，能夠自動完成清潔、充電等工作。不過初期掃地機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)非常簡單，采用的是內(nèi)置陀螺儀、加速計(jì)、計(jì)數(shù)器組成的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。限于成本問題，機(jī)器人內(nèi)部各種傳感器精度不高，而且容易受到環(huán)境因素干擾，結(jié)果掃地機(jī)器人行走時(shí)間越久誤差越高，遇到障礙物拐彎時(shí)方向容易偏移，結(jié)果掃地機(jī)器人工作時(shí)像一只無頭蒼蠅，到處亂跑，經(jīng)常出現(xiàn)重復(fù)清潔或是遺漏清潔問題。

視覺導(dǎo)航革新

由于慣性導(dǎo)航種種不足，掃地機(jī)器人制造商開始尋求在機(jī)器人表面安裝傳感器，提升導(dǎo)航精度，目前主要分為激光導(dǎo)航與視覺導(dǎo)航兩個(gè)流派。iRobot作為掃地機(jī)器人創(chuàng)始人，很早就嘗試就嘗試這一技術(shù)方向，在2015年推出了首款視覺導(dǎo)航技術(shù)的Roomba 980，它結(jié)合了iAdapt 2.0智能導(dǎo)航技術(shù)與vSLAM技術(shù)，大幅度提升導(dǎo)航效果。其后在Roomba i7+中，iAdapt智能導(dǎo)航技術(shù)升級到3.0版。

在Roomba i7+頂部集成了一個(gè)攝像頭，它藏在一個(gè)下陷的窗口當(dāng)中，保證機(jī)器人在穿越沙發(fā)、床等低矮家具時(shí)不會刮花鏡頭。與其它視覺導(dǎo)航技術(shù)掃地機(jī)器人不同的是，攝像頭不是面向地面，而是傾斜向上，用來拍攝家居環(huán)境的，每秒能夠捕捉超過23萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

通過這些數(shù)據(jù)，Roomba i7+能夠識別周邊物體，比如桌子、沙發(fā)、睡床，然后選擇幾個(gè)特定物體作為參考物，在行走時(shí)測量自己與參考物的方位、距離變化，判斷出自己所在，原理與星光導(dǎo)航有幾分相似。而且定位數(shù)據(jù)與機(jī)器人內(nèi)部的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、vSLAM技術(shù)結(jié)合后，能大幅度提升導(dǎo)航精度，因此在Roomba i7+完成初次清潔，即可建立一張精確、自動劃分好區(qū)域的清潔地圖，而且隨著清掃次數(shù)的積累，機(jī)器人會更加了解家庭環(huán)境布置，不斷改善清掃效率。

相比激光導(dǎo)航，視覺導(dǎo)航技術(shù)上更為復(fù)雜，激光導(dǎo)航技術(shù)核心是激光發(fā)射器與傳感器，只能測量一個(gè)水平上的距離數(shù)據(jù)，技術(shù)簡單、容易實(shí)現(xiàn)，但缺點(diǎn)顯而易見——無法識別空間的特征數(shù)據(jù)，對空間識別能力差于視覺導(dǎo)航，而且激光發(fā)射器工作范圍有限，一旦空間變大其精度會迅速下降，此外突出機(jī)身的激光模塊會增加掃地機(jī)器人的厚度，影響機(jī)器人深入家具底部的能力。而視覺導(dǎo)航是通過攝像頭捕捉到三維立體空間，數(shù)據(jù)量大，需要高性能處理器從海量數(shù)據(jù)中分析出家具、墻壁等有用的信息，但勝在具備強(qiáng)勁的空間識別能力，不僅能用于室內(nèi)，也能用于室外，更適應(yīng)未來智能家居發(fā)展需求。

同時(shí)為了彌補(bǔ)頂部攝像頭沒有下視角度，更好清潔地面，Roomba i7+還搭載了Dirt Detect污垢探測技術(shù)，通過聲學(xué)+光學(xué)混合識別，檢測出地面上的嚴(yán)重污垢，讓機(jī)器人加強(qiáng)清潔，并把檢測到嚴(yán)重污垢區(qū)域反饋到清潔地圖上，讓用戶清楚掌握地面狀況。

總結(jié)

智能導(dǎo)航技術(shù)的出現(xiàn)，成功扭轉(zhuǎn)了消費(fèi)者對掃地機(jī)器人亂跑的印象，掃清了它普及最后一道障礙。iRobot Roomba系列掃地機(jī)器人搭載了iAdapt 2.0智能導(dǎo)航技術(shù)、Dirt Detect污垢探測多項(xiàng)技術(shù)，更是將將精準(zhǔn)導(dǎo)航與高效清潔整合在一起，大大提升了實(shí)用性。

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