智能導航技術如何掃清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(tǒng)非常簡單,采用的是內置陀螺儀、加速計、計數(shù)器組成的慣性導航系統(tǒng)。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(huán)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(jīng)常出現(xiàn)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(chuàng)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(fā)、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(huán)境的,每秒能夠捕捉超過23萬個數(shù)據(jù)點。
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(shù)據(jù)與機器人內部的慣性導航系統(tǒng)、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(qū)域的清潔地圖,而且隨著清掃次數(shù)的積累,機器人會更加了解家庭環(huán)境布置,不斷改善清掃效率。
相比激光導航,視覺導航技術上更為復雜,激光導航技術核心是激光發(fā)射器與傳感器,只能測量一個水平上的距離數(shù)據(jù),技術簡單、容易實現(xiàn),但缺點顯而易見——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(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(fā)展需求。
同時為了彌補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,通過聲學+光學混合識別,檢測出地面上的嚴重污垢,讓機器人加強清潔,并把檢測到嚴重污垢區(qū)域反饋到清潔地圖上,讓用戶清楚掌握地面狀況。
總結
智能導航技術的出現(xiàn),成功扭轉了消費者對掃地機器人亂跑的印象,掃清了它普及最后一道障礙。iRobot Roomba系列掃地機器人搭載了iAdapt 2.0智能導航技術、Dirt Detect污垢探測多項技術,更是將將精準導航與高效清潔整合在一起,大大提升了實用性。
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