方寸之間盡顯科技 主流掃地機(jī)器人避障系統(tǒng)大揭秘
根據(jù)行業(yè)內(nèi)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年將成為智能家用電器爆發(fā)的一年，越來(lái)越多的智能產(chǎn)品走入千家萬(wàn)戶，改變了人們的生活方式，在今年618期間，家用電器的總銷售額達(dá)到了621.45億元，其中智能家電成為用戶新寵，以掃地機(jī)器人為首的清潔類智能家電打開(kāi)了人們對(duì)于家用電器的新認(rèn)知。
自此，距離第一代掃地機(jī)器人誕生已經(jīng)超過(guò)了23年，在這二十余年中，掃地機(jī)器人經(jīng)歷了無(wú)數(shù)次的更新迭代，如今已經(jīng)能夠成為成熟的民用化產(chǎn)品。對(duì)于掃地機(jī)器人來(lái)說(shuō)，除了清掃和路徑規(guī)劃以外，最重要的就是避障能力，相比前兩種能力，避障一直被人所忽略，但實(shí)際上避障能力才是最考驗(yàn)硬件和算法的體現(xiàn)。因?yàn)楸苷喜粌H體現(xiàn)了掃地機(jī)器人的智能性，同時(shí)也代表著它的工作效率。
目前行業(yè)內(nèi)不同品牌使用的避障技術(shù)有著相當(dāng)大的區(qū)別，總結(jié)起來(lái)，主要包括3D結(jié)構(gòu)光、dToF、單雙目視覺(jué)技術(shù)以及激光雷達(dá)。
3D結(jié)構(gòu)光和ToF技術(shù)原理（圖源來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
提到3D結(jié)構(gòu)光和dToF技術(shù)想必大家都不會(huì)太陌生，因?yàn)樗谑謾C(jī)行業(yè)已經(jīng)得到普及，主要應(yīng)用于面部識(shí)別領(lǐng)域。但是3D結(jié)構(gòu)光相比dToF卻有著明顯劣勢(shì)，主要原因是因?yàn)?D結(jié)構(gòu)光的可識(shí)別范圍相對(duì)有限，如果用于掃地機(jī)器人則會(huì)表現(xiàn)為雙線結(jié)構(gòu)光空間感知能力差，避障距離有限。dToF相比3D結(jié)構(gòu)光有著明顯的提升，因?yàn)樗饕R(shí)別的是物體表面光源的信息，可識(shí)別距離也比較遠(yuǎn)，但是硬件成本居的高不下，也是dToF難以普及的原因。 另外，3D結(jié)構(gòu)光和dToF在掃地機(jī)器人應(yīng)用上最大的問(wèn)題就在于，智能識(shí)別物體存在與否，但是不能夠?qū)φ系K物進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，不能為系統(tǒng)提供有策略性的避障建議。
激光雷達(dá)也用于自動(dòng)駕駛（圖源來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
如今，激光雷達(dá)幾乎成為了各個(gè)品牌掃地機(jī)器人的標(biāo)配，因?yàn)樗吮苷弦酝膺�普遍應(yīng)用于掃地機(jī)器人對(duì)房間全局掃描，影響到路徑規(guī)劃能力，但是如果依靠激光雷達(dá)識(shí)別障礙則會(huì)有較大的誤差。旋轉(zhuǎn)發(fā)射和接收的激光光束，并不能快速地識(shí)別出障礙物，同時(shí)一般激光雷達(dá)被安裝在掃地機(jī)器人的頂部，這也導(dǎo)致了掃地機(jī)器人前端地面成為了盲區(qū)，往往還未識(shí)別出障礙物就已經(jīng)撞了上去。同時(shí)它也只能獲得物體的深度，但并不能對(duì)物體進(jìn)行具體的識(shí)別。
石頭掃地機(jī)器人T7
所以就目前來(lái)說(shuō)，最適合掃地機(jī)器人的避障方式還是視覺(jué)識(shí)別技術(shù)。根據(jù)產(chǎn)品種類的不同，也有單、雙目?jī)煞N配置。有些產(chǎn)品選擇了單目避障，通過(guò)單攝像頭記錄障礙物的形狀，然后再通過(guò)算法來(lái)識(shí)別當(dāng)前物體的大小和距離，但是對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)不存在的物體則無(wú)法預(yù)估距離。而雙目避障則不會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，除了擁有視覺(jué)識(shí)別特有的優(yōu)勢(shì)以外，雙目避障系統(tǒng)通過(guò)雙攝像頭所記錄的信息，利用平行拍攝的方法，識(shí)別兩個(gè)攝像頭所記錄圖像的差異，可以提供更多的數(shù)據(jù)用于識(shí)別障礙物的種類。
石頭掃地機(jī)器人T7 Pro雙目識(shí)別障礙物
綜合來(lái)說(shuō)，從實(shí)用性和成本的角度來(lái)考慮，使用雙目識(shí)別技術(shù)的掃地機(jī)器人都能更好地適應(yīng)工作環(huán)境，同時(shí)就避障性能來(lái)說(shuō)，也能夠識(shí)別出更多種類的障礙物，然后再通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和算法選擇應(yīng)對(duì)方式。今年由石頭科技出品的石頭掃地機(jī)器人T7 Pro采用的就是這種方式，可以輕松地識(shí)別包括線材、地毯、玩具甚至動(dòng)物的排泄物，獲得具體的信息后可以根據(jù)AI算法給出避讓指令，同時(shí)還可以在手機(jī)端直接看到物品的圖片和識(shí)別結(jié)果。
石頭掃地機(jī)器人的T7 Pro雙目避障系統(tǒng)
除此之外，為了解決暗光環(huán)境工作的問(wèn)題，石頭掃地機(jī)器人T7 Pro在雙目避障系統(tǒng)上添加了紅外LED補(bǔ)光燈，通過(guò)定制的RGB+IR 雙通的濾波片判斷環(huán)境光照條件，白天時(shí)補(bǔ)光燈處于關(guān)閉狀態(tài)，攝像頭內(nèi)部的Sensor主要接收可見(jiàn)光。但是當(dāng)進(jìn)入如床底、柜子底或者夜晚工作時(shí)，補(bǔ)光燈自動(dòng)打開(kāi)，Sensor接收的則是紅外光，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)保證石頭掃地機(jī)器人T7 Pro在任何光照條件下都能持續(xù)工作。
當(dāng)然，對(duì)于安全問(wèn)題也無(wú)需擔(dān)心，石頭掃地機(jī)器人T7 Pro的雙目識(shí)別系統(tǒng)不會(huì)上傳任何圖片，在本地進(jìn)行識(shí)別，不會(huì)泄露用戶家中的任何一條信息，這一點(diǎn)上是完全可以放心的。
以上就是我們今天對(duì)市場(chǎng)上掃地機(jī)器人常見(jiàn)的避障系統(tǒng)的介紹，相比過(guò)去碰撞避障的方式，如今的掃地機(jī)器人變得更加智能也更加安全，通過(guò)視覺(jué)方案所達(dá)成的效果相當(dāng)于為掃地機(jī)器人配備了一雙“眼睛”，這雙眼睛也為掃地機(jī)器人帶來(lái)了更多可能。
