对于扫地机器人来说 为什么激光雷达才是合格的“眼睛”

隨著人們生活節(jié)奏的加快，家務(wù)勞作時(shí)間的減少，人們對(duì)于家務(wù)機(jī)器人的剛性需求越來越明顯，據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2016年-2019年全球個(gè)人及家用服務(wù)機(jī)器人銷售總量達(dá)到4200萬臺(tái)，家務(wù)服務(wù)機(jī)器人銷售總量為3080萬臺(tái)，占比將近75%，掃地機(jī)器人成為目前家務(wù)服務(wù)機(jī)器人中的主導(dǎo)品類。據(jù)了解，從2013年至2018年國內(nèi)掃地機(jī)器人的銷量呈幾何式增長，未來，隨著人們生活水平的不斷提高，掃地機(jī)器人將會(huì)成為越來越多年輕家庭的智能新寵。

從掃地機(jī)器人誕生至今已有20多年的歷史，從1996年出現(xiàn)的第一臺(tái)掃地機(jī)器人“三葉蟲”到目前的智能規(guī)劃掃地機(jī)器人，掃地機(jī)器人也曾被消費(fèi)者詬病“偽智能”、“清潔力差”、“價(jià)格虛高”。

對(duì)于用戶而言，掃地機(jī)器人是用來解放人力的家庭清潔工具，因此智能程度及清潔力度成為最關(guān)鍵的兩項(xiàng)指標(biāo)，一臺(tái)清潔力度不高，地面清潔效果不好的掃地機(jī)器人是無法獲得消費(fèi)者的青睞的，對(duì)掃地機(jī)器人而言，智能程度及清潔力度主要表現(xiàn)在機(jī)器人的路徑規(guī)劃能力上。

掃地機(jī)器人在誕生的很長時(shí)間內(nèi)，一直都處于隨機(jī)式路徑規(guī)劃狀態(tài)，具體來說就是掃地機(jī)器人根據(jù)內(nèi)置的移動(dòng)算法隨機(jī)覆蓋待掃區(qū)域，同時(shí)通過碰撞或紅外傳感器來感知周圍障礙物，在確認(rèn)障礙物位置后，掃地機(jī)器人會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一定角度的轉(zhuǎn)向，并按新的方向繼續(xù)前進(jìn)。這一路徑規(guī)劃方式有兩個(gè)重要的弊端：一是掃地機(jī)器人的清掃覆蓋區(qū)域難以控制，通常會(huì)造成部分區(qū)域反復(fù)清掃或者大面積漏掃的情況；二是清掃過程中機(jī)器人與障礙物頻繁發(fā)生碰撞，造成機(jī)器人或家具損壞。

為了使掃地機(jī)器人實(shí)現(xiàn)真正智能化，不少科技公司在研究規(guī)劃式路徑模式的掃地機(jī)器人，經(jīng)過多年的技術(shù)沉淀及積累，如今，規(guī)劃式清掃成為目前掃地機(jī)器人市場上采用的主要解決方案。具有規(guī)劃功能的掃地機(jī)器人依靠定位導(dǎo)航技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)自主定位、建圖及路徑規(guī)劃功能，既然避免與障礙物的碰撞又能提高清掃的效率，做到真正智能化清掃。

SLAM是實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃的主流技術(shù)，可理解為：機(jī)器人在未知環(huán)境中，從一個(gè)未知位置開始移動(dòng)，在移動(dòng)過程中，依靠內(nèi)置傳感器來估計(jì)位置和地圖構(gòu)建進(jìn)行自身定位，同時(shí)在自身定位的基礎(chǔ)上建造增量式地圖，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位與導(dǎo)航。

可以說，傳感器就是掃地機(jī)器人的“眼睛”，在SLAM技術(shù)興起之前，激光雷達(dá)就一直作為掃地機(jī)器人的原配久居正統(tǒng)之位，后來，隨著視覺導(dǎo)航技術(shù)的興起，視覺傳感器備受市場關(guān)注，成為有別于激光雷達(dá)的另一種導(dǎo)航技術(shù)。

一直以來，對(duì)于激光雷達(dá)和視覺傳感器業(yè)界人士都有自己的看法及見解，對(duì)于掃地機(jī)器人來說，究竟誰才是最合格的“眼睛”呢？

就目前情況而言，激光雷達(dá)相比視覺傳感器在穩(wěn)定性及技術(shù)成熟度上更具優(yōu)勢，總的來說，激光雷達(dá)的測距精度更高、不存在累計(jì)誤差，構(gòu)建的地圖可直接用于路徑規(guī)劃，而視覺傳感器因環(huán)境光影響較大、在暗處無法工作，且運(yùn)算負(fù)荷大，構(gòu)建的地圖本身難以直接用于路徑規(guī)劃與導(dǎo)航，另外視覺傳感器動(dòng)態(tài)性還需提高，地圖構(gòu)建時(shí)會(huì)存在一定的累計(jì)誤差。因此，業(yè)內(nèi)公認(rèn)激光雷達(dá)目前更適合做掃地機(jī)機(jī)器人的“眼睛”，擁有激光導(dǎo)航的掃地機(jī)器人也被認(rèn)為是最智能的掃地機(jī)。

激光導(dǎo)航的原理主要是通過激光測距感應(yīng)掃描整個(gè)房間，觸碰到障礙物時(shí)機(jī)器內(nèi)置的傳感器能依照像素序號(hào)進(jìn)行房間地圖構(gòu)建，并實(shí)時(shí)建圖定位清掃。

擁有激光導(dǎo)航的掃地機(jī)器人可以完美實(shí)現(xiàn)多種功能，以新銳品牌嵐豹為例，可以做到：

分秒建圖：開啟清掃后，只需幾個(gè)轉(zhuǎn)圈的時(shí)間，激光雷達(dá)就會(huì)掃描出家中地圖，在清掃過程中能毫厘不差的刻畫家庭環(huán)境構(gòu)造和家具分布。

邊掃邊建立完整地圖：清掃時(shí)掃地機(jī)會(huì)先沿邊清掃出一片區(qū)域，在分區(qū)內(nèi)以弓字形的路徑走出工整的路線，邊掃邊建圖，通過一個(gè)個(gè)分區(qū)的形式將家里每個(gè)地方都清掃覆蓋到，最終形成家中的完整地圖。

地圖規(guī)劃清晰且覆蓋率高：當(dāng)掃地機(jī)掃完家后，家里的地圖就能完整的呈現(xiàn)，與戶型圖的貼合度能達(dá)到99%以上，可以清晰的看出對(duì)家里的清掃規(guī)劃，覆蓋到了家中的每一個(gè)角落，沒有產(chǎn)生漏掃。重要的是，地圖一次生成就能保存，再次清掃時(shí)無需重新建立地圖，當(dāng)家具布置發(fā)生變化時(shí)，通過云端地圖功能，會(huì)實(shí)時(shí)更新和優(yōu)化。

自主行走毫不費(fèi)力：家中的餐桌底下桌腳多，地形復(fù)雜，最是考驗(yàn)掃地機(jī)的行走能力。而擁有激光導(dǎo)航的掃地機(jī)能繞著每個(gè)桌角清掃一圈，直至將餐桌底下探索完整，進(jìn)了餐桌底下出不來，是不存在的。

嵐豹掃地機(jī)就是基于思嵐科技的激光導(dǎo)航技術(shù)而研發(fā)的，說到思嵐科技的激光雷達(dá)，相信大部分人腦海中會(huì)涌現(xiàn)出“低成本”三個(gè)字，但是要做到低成本并非一件易事。

激光雷達(dá)是一個(gè)非常精密的光學(xué)器件，在組裝及后期的校正上有很多的門檻，幾個(gè)微米的安裝誤差都會(huì)導(dǎo)致性能發(fā)生很大的差異。思嵐科技為了改變這一尷尬局面，把很多對(duì)工人要求很高的組裝、調(diào)教的工作讓它變成一個(gè)自動(dòng)化或者半自動(dòng)化的由機(jī)器人進(jìn)行干預(yù)輔助的方式。提高產(chǎn)品合格率和產(chǎn)能，降低成本。

同時(shí)思嵐科技采用了綜合無線供電和光通信技術(shù)，獨(dú)創(chuàng)性的設(shè)計(jì)了光磁融合技術(shù)，徹底解決了因物理接觸磨損導(dǎo)致電氣連接失效、激光雷達(dá)壽命短的問題，使得雷達(dá)壽命長達(dá)5年。

另外，激光雷達(dá)容易受室內(nèi)外環(huán)境光、高透材質(zhì)、雨雪霧天氣等影響，以環(huán)境光來說，對(duì)采用三角測距原理的激光雷達(dá)，除了要能抵抗光干擾之外，還要能區(qū)分出環(huán)境光和激光信號(hào)。為此，思嵐科技在處理算法以及光學(xué)調(diào)教上付出不少心血。TOF系列雷達(dá)更是憑借與身俱來的優(yōu)勢，能夠有效避免環(huán)境光與強(qiáng)日光的干擾，實(shí)現(xiàn)室外場景的穩(wěn)定測距與高精度建圖。

除了環(huán)境光之外，思嵐的全系列激光雷達(dá)，工作溫度范圍和防護(hù)等級(jí)均能滿足相應(yīng)應(yīng)用場景需求，且所有的產(chǎn)品在出廠前都經(jīng)過嚴(yán)格的測試，確保產(chǎn)品穩(wěn)定運(yùn)行。

激光雷達(dá)作為掃地機(jī)器人及其他服務(wù)機(jī)器人導(dǎo)航定位的核心傳感器，在機(jī)器人智能行走中發(fā)揮了巨大作用。同時(shí)，思嵐科技也用成果告訴我們，每一款好產(chǎn)品的背后，都有一顆工匠之心。作為機(jī)器人定位導(dǎo)航領(lǐng)先企業(yè)，思嵐科技在技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)品品質(zhì)及品牌影響力一直處于行業(yè)領(lǐng)先水平。目前，市面上大多機(jī)器人廠商都已經(jīng)在使用思嵐科技的激光雷達(dá)，除此之外，海外的科研機(jī)構(gòu)以及IEEE論文中也有思嵐激光雷達(dá)的身影。