掃地機(jī)器人避障方案對比解析

掃地機(jī)器人的避障方案當(dāng)屬老生常談的話題了。

——原始的隨機(jī)碰撞

猶記得早年的掃地機(jī)器人常常使用原始的距離傳感方案，依靠避震的橡膠材料結(jié)合隨機(jī)運(yùn)動路線在室內(nèi)碰撞，檢測撞擊到障礙物時就隨機(jī)轉(zhuǎn)向，直到碰到下一個障礙物再次轉(zhuǎn)向，如此類推完成一次又一次的清掃。

這種方案原始、簡單、粗暴，有適合它的場景——極為狹小的室內(nèi)空間，不過一旦遇到正常面積的房間時，其低效的缺陷便會顯現(xiàn)。

——3D結(jié)構(gòu)光

3D結(jié)構(gòu)光方案是在iPhone將之用于Face ID之后而廣為人知，這是一種主動光學(xué)測距方案，由發(fā)射端和接收端兩部分組成。這種方案的精度比較高，通常會要求結(jié)構(gòu)光的發(fā)射端不能夠包含編碼的光斑，然后由接收端捕獲投射出的光斑，根據(jù)光點(diǎn)的形變計算距離。

當(dāng)然，代價是成本相當(dāng)高，測量距離也受接收端到發(fā)射端的距離影響。而且強(qiáng)光環(huán)境下表現(xiàn)差，容易受環(huán)境光線影響。

——3D TOF方案

ToF技術(shù)本身是一種測距實現(xiàn)方法，要測得與場景中某個對象的距離，由ToF模組的光源向該對象發(fā)出光。光在發(fā)出后抵達(dá)該對象，并反射回到ToF模組的傳感器。計算這期間“光的飛行時間”。

而3D ToF是將ToF的單點(diǎn)擴(kuò)展到多點(diǎn)，通常在相同體積的模組內(nèi)，測量距離大于結(jié)構(gòu)光。也能在強(qiáng)光或者暗光環(huán)境下工作，不受環(huán)境光線影響，然而3D ToF的劣勢對于掃地機(jī)器人比較致命——分辨率低，圖像信息不易輔助避障。

常見于iPad Pro的3D ToF鏡頭

——激光雷達(dá)

激光雷達(dá)避障的原理是發(fā)射激光到物體表面，然后接收物體的反射光信號。而且激光避障的精度、反饋速度、抗干擾能力和有效范圍都要明顯優(yōu)于紅外和超聲波。劣勢在于單束 LIDAR 通過旋轉(zhuǎn)可以掃描一個面的數(shù)據(jù)（LDS），無法完成對三維世界的感知。

但無可否認(rèn)的是，這是目前掃地機(jī)器人當(dāng)中的主流方案，比如石頭掃地機(jī)器人T7就是應(yīng)用的該方案。

——視覺避障

目前市場上大多數(shù)搭載單目視覺識別系統(tǒng)的掃地機(jī)器人只能捕捉二維信息，缺乏空間感。而且單個攝像頭的圖片信息無法獲判斷場景中每個物體與鏡頭的距離關(guān)系，缺少第三個維度，也就是景深信息，可能會計算錯物體的實際距離。

那么有沒有搭載雙目系統(tǒng)的掃地機(jī)器人？石頭掃地機(jī)器人T7 Pro便是。它和石頭掃地機(jī)器人T7有著完全一致的2500Pa超強(qiáng)吸力、297ml的恒壓電控水箱，差異之處就是這超前的避障系統(tǒng)：更具體點(diǎn)來說，石頭掃地機(jī)器人T7 Pro采用的是LDS激光雷達(dá)＋雙目方案，在視覺部分，與單目相比，它能夠捕捉物體的景深信息。

值得一提的是，在去基帶版的“驍龍625”的加持下，石頭掃地機(jī)器人T7 Pro還能夠運(yùn)行AI 物體識別算法，對周圍環(huán)境的障礙物進(jìn)行屬性識別和分析，根據(jù)不同屬性的障礙物采取不同的主動避障方案，兼顧清掃覆蓋度和避障成功率。

目前石頭掃地機(jī)器人T7 Pro已經(jīng)支持體重秤、風(fēng)扇／吧臺椅底座、鞋子、插線板、線團(tuán)、“粑粑”、織物（襪子）等9 類家庭常見障礙物。

不止于此，在攝像頭內(nèi)部的紅外補(bǔ)光燈（肉眼不可見）的作用下，石頭掃地機(jī)器人T7 Pro還可以實現(xiàn)暗光環(huán)境下的避障。無論是白天還是夜間，掃地機(jī)器人在雙目系統(tǒng)加持下的避障、脫困相比單目系統(tǒng)都會有顯著改善。

對于家用的掃地機(jī)器人而言，加入更多傳感器輔助工作，一定是智能程度、功能性進(jìn)化的重要方向。所以能夠預(yù)見的是，未來的掃地機(jī)器人為了實現(xiàn)更高的智能化水平，配備的傳感器會更為多樣，當(dāng)前來看石頭掃地機(jī)器人T7 Pro確實是走在了最前沿。

從實際效果來看，石頭掃地機(jī)器人T7 Pro搭載的視覺系統(tǒng)方案所實現(xiàn)的效果綜合付出的代價成本，相比較已有的其它方案，都有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性，在接下來相當(dāng)長的時期之內(nèi)，也不無可能發(fā)展成未來主流掃地機(jī)器人的重要感知方案。

責(zé)任編輯：xj