近年来,吸尘机器人非常受欢迎,销量屡创新,逐渐成为中国家庭常见的生活家电。吸尘机器人从生日算起已有近20年的历史,但长期处于不受欢迎的状态,直到智能导航技术应用才消除了吸尘机器人推广的最后障碍。

缺少惯性导航

吸尘机器人是一款高度集成的家用电器,由传感器、行动装置、电池、风扇、集尘箱多个部件组成,可自动完成吸尘、充电等作业。但是早期的吸尘机器人导航系统非常简单,采用了内置陀螺仪、加速度计和计数器的惯性导航系统。仅限于成本问题,机器人内部的各种传感器精度不高,容易受到环境因素的干扰,结果扫动机器人的运行时间越长,误差越高,障碍物弯曲时方向越容易偏离结果,在扫机器人作业时,经常会出现像无头苍蝇一样到处乱跑、反复清扫或泄漏的问题。

视觉导航创新

由于惯性导航的种种不足,清洁机器人制造商开始在机器人表面安装传感器,以求提高导航精度,目前主要分为激光导航和视觉导航两大流派。iRobot作为清洁机器人的创始人,很早就尝试了这一技术方向,2015年推出了首款结合“iAdapt”2.0智能导航技术和vSLAM技术的视觉导航技术“Roomba”980,大大提高了导航效果。随后,在i7+中,将智能导航技术升级到版本3.0。

Roombai7+顶部内置摄像头,隐藏在塌陷的窗户中,以免机器人穿过沙发、床等低矮家具也刮镜头。与其他视觉导航技术扫地机器人不同,相机是斜向上而不是地面,用于拍摄家庭环境,每秒可捕捉超过23万个数据点。

通过这些数据,i7+可以识别周边物体,如桌子、沙发、睡床等,选择一些特定的物体作为参考物,在步行时测量自己和参考物的方位、距离的变化,判断自己的位置,原理与星光导航多少有些相似。另外,如果将定位数据与机器人内部惯性导航系统、vSLAM技术相结合,则能够大幅提高导航精度,因此,当在Roombai7+中完成最初的清洁时,能够构筑正确且自动地分割区域的清洁映射而且随着清扫次数的积累,机器人能够更加了解家庭环境的配置,不断改善清扫效率

与激光导航相比,视觉导航技术更为复杂,激光导航技术的核心是激光发射器和传感器,只能测量一个层面的距离数据,技术简单,易于实现,但缺点明显——无法识别空间特征数据对于空间识别能力比视觉导航差,而且激光发射器的工作范围有限,一旦空间变大,其精度就会迅速下降,另外,使主体突出的激光模块,会增加清扫机器人的厚度影响机器人进入家具底部的能力。视觉导航通过相机捕捉三维立体空间,数据量大,高性能处理器需要从大量数据中分析家具、墙壁等有用信息,但胜于具备强大的空间识别能力,不仅可以用于室内,也可以用于室外也能适应未来智能家居的发展需求。

同时,为了使顶相机无下视角度、地面更干净,Roombai7+搭载Dirt Detect污渍检测技术,通过声学+光学混合识别,检测地面严重污渍,使机器人加强清洁,将检测出严重污渍的区域反馈给清洁地图让用户清楚地了解地面情况。

总结

智能导航技术的问世,扭转了消费者对扫地机器人乱跑的印象,成功扫除了推广的最后障碍。iRobotRoomba系列吸尘机器人搭载iAdapt2.0智能导航技术,Dirt Detect污垢探测的多项技术,进一步集成了精确导航和高效清洗,大大提高了实用性。