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激光雷达:扫地机器人的眼睛

时间:2019-09-11来源:欢创科技

导语:对于消费者而言,扫地机器人是用于解放人力的家庭清洁工具,因此其清洁力度和智能程度是最为关键的两项性能指标。

扫地机器人诞生至今已有22年的历史。世界上第一台量产型扫地机器人原型“三叶虫”出现于1996年,它由瑞典家电巨头伊莱克斯制造,并于2001年正式量产、推向市场。回顾扫地机器人发展的23年,从一开始被消费者诟病“伪智能”、“清洁能力差”、“价格虚高”,到如今的“智能规划”、“智能连接”,扫地机器人的技术正在变得成熟。

从“智障”到智能的成长:技术升级,智能化是常态

对于消费者而言,扫地机器人是用于解放人力的家庭清洁工具,因此其清洁力度和智能程度是最为关键的两项性能指标。试想一个“清洁力度不高,地面清洁效果不好而需要人工复工”的扫地机器人,或是一个“智能程度不高,需要大量人为操控”的扫地机器人,和人工清洁以及普通的吸尘器相比,实在是没有任何优势。而对于扫地机器人来说,清洁力度和智能程度集中体现在机器人的清洁路径规划能力上。

扫地机器人从诞生之初,一直到很长一段时间,随机式路径规划模式是其主要实现方式。随机式模式,具体来说是扫地机器人根据内置的移动算法随机地覆盖待清扫区域,同时通过碰撞或者红外传感器感应的方式感知障碍物。

在确认障碍物位置后,扫地机器人会自动进行一定角度的转向,并按新的方向继续前进。这一路径规划方式有两个重要的弊端:一是扫地机器人的清扫覆盖区域难以控制,通常会造成部分区域反复清扫或者大面积漏扫的情况;二是清扫过程中机器人与障碍物频繁发生碰撞,造成机器人或家具损坏。

近几年,不少科技公司开始研究规划式路径模式的扫地机器人,试图让其更加智能。而经市场证明,经过技术的沉淀与发展,规划式清扫模式成为了目前扫地机器人市场上采用的主流解决方案。具有规划功能的机器人依靠定位导航技术,在行进前提早规划好路径,既避免了与障碍物的磕碰,又提高了清扫的覆盖率和效率。

扫地机器人 

SLAM,规划清扫模式下扫地机器人智能化的关键

路径规划依赖于机器人的定位能力和地图构建能力,目前应用的主流技术是SLAM。

SLAM(SimultaneousLocalizationAndMapping)可以描述为:机器人在未知环境中,从一个未知位置开始移动,在移动过程中,依据内置传感器来估计位置和地图构建进行自身定位,同时在自身定位的基础上建造增量式地图,实现机器人的自主定位和导航。

可以说,传感器就是扫地机器人的“眼睛”。

而按照传感器的不同,SLAM可以分为两类:一是基于LDS激光测距传感器的SLAM;二是基于机器视觉的SLAM,即VSLAM。其中,激光SLAM起步更早,产品落地已经比较成熟;而VSLAM技术目前尚处于开拓应用场景、产品逐渐落地的阶段。

在目前的扫地机器人市场中,则多以激光定位技术为主。代表品牌为Neato、小米、360,还包括科沃斯部分型号的产品。

低成本与高稳定性的激光雷达,是扫地机器人实现高性价比的关键

从LDS激光雷达整体行业来看,激光雷达价格成本跨度很大,行业涌入者甚多,竞争激烈,各大激光雷达厂商都想为扫地机器人提供极低价格的产品,其结果就是,价格战下产品质量良莠不齐。而性能的可靠性与稳定性,才是决定扫地机器人是“人工智障”还是人工智能。

根据德国GFK数据,中国家庭服务机器人在沿海城市的产品渗透率仅为5%,内地城市仅为0.4%,与发达国家16%的渗透率相比仍有较大差距。这表明,虽然国内扫地机器人在迅速增长,但很多家庭还处在观望阶段。

据数据显示,米家扫地机器人于2016年9月份正式上市,因为实惠的价格、出众的清洁能力俘获大量消费者,目前米家机器人的市占率已达10%,其主要原因是产品极高的性价比。而这得益于小米拥有很强的供应链资源整合能力,保证了上游激光雷达的成本。

笔者认为,对于家电消费类产品的扫地机器人而言,目前各个品牌的产品在核心功能上差异化并不明显,短期来看,性价比才是扫地机器人厂商的核心竞争优势。

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