新技研|像Dyson 360 Eye那麼厲害的掃地機器人導航技術還有哪些?
家電圈潮牌戴森剛剛發布了新品Dyson 360 Eye掃地機器人,科幻的外觀,一如繼續強大吸力,迷你履帶行動裝置無一不是話題點,尤其是那360°全景視角導航技術更是讓人感到興趣。該導航技術有何厲害之處,市面上其他掃地/擦地機器人應用導航技術還有哪些?
提到導航相信很多人首先想到的是室外GPS導航或是室內的WiFi定位,前者只要手機、車載導航儀連接上4顆GPS衛星,即可根據傳遞信息耗費時間計算與衛星的距離,進而算出所在地的經緯度與海拔高度。WiFi定位原理與GPS相似,不過是以WiFi基站替代了GPS衛星,最後得知在室內空間中的平面位置。可GPS信號難以深入鋼筋混凝土層層阻隔的室內,家中布置的無線發射器有限,無法覆蓋每一個角落,WiFi定位精度(5米左右)更無法滿足掃地/擦地機器人的需要。
掃地/擦地機器人導航續求與VR眼鏡甚至是無人機有很多相似之處,首先是機器人處於未知的空間當中,不但要知道自己處於空間哪一個位置,而且要知道自己走向哪裡;其次是在未知空間運動時,機器人會轉向,干擾判斷位置。唯一比VR眼鏡、無人機簡單一點是機器人始終在二維平面中運動,定位所需的自由度少於前面二者,但複雜定位、導航技術也足以讓市面掃地/擦地機器人劃分為眾多流派。
航位推演算法在掃地機器人出現之初,導航技術遠沒有今天多樣化、複雜,航位推演算法是初期的導航方式。航位推演算法依靠機器人內部的陀螺儀、加速度計等感測器獲知機器人運動的方向與加速度計,再加上安裝在車輪上的光電碼盤記錄車輪的轉數,就可以獲知機器人的運動速度。
航位推演算法好處是成本低廉,缺點同樣突出,它只知機器人運動狀態,無法獲悉外部世界信息,隨著運動時間增加誤差會不斷累加,比如說車輪打滑、受到外物碰撞都會影響定位精度。結果單純採用航位推演算法的掃地機器人工作時到處亂跑,反覆清潔同一區域,有些區域卻得不到清潔,簡直蠢哭了,後來隨著感測器數量大幅度增加,航位推演算法精度才得以提高。
心中有圖 走路不慌鑒於航位推演算法的種種不足,尤其是無法獲知自身位置這一點,廠商開始研發不同導航技術,掃地/擦地機器人導航技術開始劃分為不同流派。LDS測距+建圖是一種獲得廣泛應用的導航技術,國內的科沃斯、小米,美國的neato均有採用該技術的掃地機器人。
採用LDS測距的掃地機器人都有一個特徵,就是頭頂一個小圓盤。LDS激光測距儀被安置圓盤之中,通過旋轉底座與機器人主體相連,這樣測距儀就像坦克炮塔一樣,能夠360°旋轉,射出激光,根據激光反射回來所耗費時間計算出機器人與被射物的距離,最終把海量距離數據轉換為一張清潔地圖。清潔時按圖索驥,避免重複清潔、漏清潔,少走錯路節省電力。
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