智能導航技術如何掃清掃地機器人普及最后一道障礙？

智能導航技術如何掃清掃地機器人普及最后一道障礙？

Napoleon Chan / 2021-06-11 10:0453148

近幾年掃地機器人異常火熱，銷量屢創新高，逐漸成為中國家庭中常見生活家電。掃地機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，直至智能導航技術應用才掃除了掃地機器人普及最后一道障礙。

慣性導航的不足

掃地機器人是一個高度集成的家用電器，由傳感器、行動裝置、電池、風機、集塵盒多個零部件組成，能夠自動完成清潔、充電等工作。不過初期掃地機器人導航系統非常簡單，采用的是內置陀螺儀、加速計、計數器組成的慣性導航系統。限于成本問題，機器人內部各種傳感器精度不高，而且容易受到環境因素干擾，結果掃地機器人行走時間越久誤差越高，遇到障礙物拐彎時方向容易偏移，結果掃地機器人工作時像一只無頭蒼蠅，到處亂跑，經常出現重復清潔或是遺漏清潔問題。

視覺導航革新

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

在Roomba i7+頂部集成了一個攝像頭，它藏在一個下陷的窗口當中，保證機器人在穿越沙發、床等低矮家具時不會刮花鏡頭。與其它視覺導航技術掃地機器人不同的是，攝像頭不是面向地面，而是傾斜向上，用來拍攝家居環境的，每秒能夠捕捉超過23萬個數據點。

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

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