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?
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(dòng)裝置、電池、風(fēng)機(jī)、集塵盒多個(gè)零部件組成,能夠自動(dòng)完成清潔、充電等工作。不過(guò)初期掃地機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)非常簡(jiǎn)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(wèn)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(wú)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(wèn)題。
視覺(jué)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(kāi)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(jué)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(jué)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(jí)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(huì)刮花鏡頭。與其它視覺(jué)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(lái)拍攝家居環(huán)境的,每秒能夠捕捉超過(guò)23萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。
通過(guò)這些數(shù)據(jù),Roomba i7+能夠識(shí)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(cè)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(dòng)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(huì)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(jué)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(cè)量一個(gè)水平上的距離數(shù)據(jù),技術(shù)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn),但缺點(diǎn)顯而易見(jiàn)——無(wú)法識(shí)別空間的特征數(shù)據(jù),對(duì)空間識(shí)別能力差于視覺(jué)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(huì)迅速下降,此外突出機(jī)身的激光模塊會(huì)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(jué)導(dǎo)航是通過(guò)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(shí)別能力,不僅能用于室內(nèi),也能用于室外,更適應(yīng)未來(lái)智能家居發(fā)展需求。
同時(shí)為了彌補(bǔ)頂部攝像頭沒(méi)有下視角度,更好清潔地面,Roomba i7+還搭載了Dirt Detect污垢探測(cè)技術(shù),通過(guò)聲學(xué)+光學(xué)混合識(shí)別,檢測(cè)出地面上的嚴(yán)重污垢,讓機(jī)器人加強(qiáng)清潔,并把檢測(cè)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(duì)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(cè)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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