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连自动驾驶技术都用了!科沃斯:技术才能打破扫地机器人行业内卷

发布时间:2021-09-22 18:23 所属栏目:[行业] 来源:网络整理
导读:什么,你对扫地机器人的印象,还停留在发粪涂墙的亚子上? Nonono,现在你离 自动驾驶 最近的距离,或许就是自家的扫地机器人了。 它除了能扫描房间、自建地图,做到比你自己还了解你家的地貌: 还能直接通过摄像头扫描,就获得带有深度信息的3D版地图,就像
什么,你对扫地机器人的印象,还停留在“发粪涂墙”的亚子上?

连自动驾驶技术都用了!科沃斯:技术才能打破扫地机器人行业内卷

Nonono,现在你离自动驾驶最近的距离,或许就是自家的扫地机器人了。

连自动驾驶技术都用了!科沃斯:技术才能打破扫地机器人行业内卷

它除了能扫描房间、自建地图,做到比你自己还了解你家的“地貌”:

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还能直接通过摄像头扫描,就获得带有深度信息的3D版地图,就像苹果iPad Pro一样:

连自动驾驶技术都用了!科沃斯:技术才能打破扫地机器人行业内卷

甚至不只是扫描形状和深度的3D地图,还是自带标签的场景理解地图:

连自动驾驶技术都用了!科沃斯:技术才能打破扫地机器人行业内卷

没错,这确实是现世代扫地机器人的模样。前不久在科沃斯发布的最新扫地机器人地宝X1上,前文这些艺能都已经实现。

智能到什么程度?

你只需要说一句“OK YIKO,去沙发底下清扫”,就能让扫地机器人精准完成主人的任务:

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△语音助手YIKO

这不禁让人好奇,从人工智障进化到“真智能”,从半自动“工具人”进化成 “管家”,扫地机器人到底经历了些什么?

扫地机器人不乱撞,为什么这么难?

事实上,一个扫地机器人想要完成一次打扫工作,要考虑的问题非常多。

哪些东西需要清扫?哪些东西需要避开?距离多远时避开?避开后物品周围的地面如何清扫干净?遇到走动的人或宠物怎么办……

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你看到的“简简单单扫个地”,扫地机器人要做的扫拖和避障决策其实高达十万余次。

为了能够更好应对复杂的清扫情况,扫地机器人的“眼睛”和“大脑”已经实现了超进化。

现在,像拖鞋、袜子、电线这类物品,扫地机器人不仅能够“看到”它们,还能在距离它们2-3cm左右就能识别,然后完成一次帅气的规避。

在这几个小小的动作背后,用上了LDS激光雷达、3D结构光、dToF、AI算法等一系列在航空航天,自动驾驶和智能手机上同样搭载的技术。

拿“避开拖鞋”这个操作来说,要让扫地机器人做好就并不容易。

其中,光是辨认物体,就要用到3D结构光、dToF、AI算法几种技术的结合。

3D结构光技术,可以让扫地机器人“看见”物体、“理解”环境,也就是通过传感器,采集到物体的深度、位置等信息。

通过在传感器里内置一个点阵投射器,用它向要识别的物体发射出成千上万个追踪点,再用红外相机“啪”的一下拍下来。

利用红外相机收集到的数据,结合内置算法,就能迅速得出物体的3D信息。

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我们常用的人脸识别就是应用了这项技术,如果你有苹果手机,从它的小刘海上就能看到3D结构光需要的点阵投射器和红外镜头。

到了这一步,扫地机器人做的才只是前期工作。

仅仅获取路障的三维信息还不够,现在的扫地机器人必须弄明白路障到底是什么。

这就需要AI算法出场了,让扫地机器人“读懂”物体,实现分类清扫。

通过目标识别算法,扫地机器人可以对家居环境中常见的物体做出分类和判断。

比如小的碎屑、地毯是需要清扫的物品,而拖鞋、袜子、电线等是需要避开的物体。

看上去非常简单的步骤,其实对机器人的算力要求非常高。

像科沃斯最新发布的地宝X1,为了能够识别更多物品、做出更快的反应,就用上了智能驾驶级别的地平线专用AI芯片。

要知道,这款芯片的算力可以达到5TOPS,在地平线官方宣传中,它的能力可以达到自动驾驶L2+级。

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所以,有了自动驾驶技术的扫地机器人,现在真的不会“发粪涂墙”或者拖着袜子满家跑了。

能够看到物体、认识物体后,最关键的步骤也就来了:躲避。

从避开拖鞋这个动作中可以看出,扫地机器人不是撞上拖鞋后才躲开,而是在距离拖鞋还有几公分的位置时,就判断出了前方的障碍,全程非常丝滑。

这就体现了3D结构光配合dToF技术的神奇之处。

3D结构光在获取物体3D信息的同时,也可以获取物体的深度信息,但在距离上能做到的比较有限;dToF则可以补充远距离的深度信息。

它通过在单帧测量时间内,向物体发射、接收多次光信号,并记录每一次信号来回的飞行时间、做直方统计图,将其中出现频率最高的飞行时间(ToF)用于计算和目标之间的距离。

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△图源:维基百科

这也是为什么扫地机器人在到达障碍物的安全距离后,就会及时刹车、重新调整路线。

而且在AI识别的加持下,扫地机器人针对不同种类的物品,还能做出不同的规避策略。

比如属于安全物品的拖鞋、袜子、椅子,它会尽可能逼近物体,在距离3cm左右时才会调整路线;而对于比较危险的电线,安全距离就会增加到5cm左右。

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扫,但没完全扫?不存在了

你以为这就解决问题了?

除了大秀操作的避障技术,扫地机器人想要完成一次完美的清扫任务,必须对家居环境有充分的了解和明确的路线规划。

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△蛇皮走位vs规划路线

这就要看看让它摆脱“蛇皮走位”的LDS激光导航和dToF技术。

在扫地机器人顶部的小圆盘里,就藏着一个可以旋转的激光雷达。

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它可以高速旋转发射出激光,根据激光照射到目标物后反射回来的时间,来判断自己和目标物之间的距离,从而判断出自己所处的位置、实现定位。

像此前没有导航的随机扫地机器人,往往是走到哪扫到哪,完全没有规划。

最终结果就是:扫了但没完全扫,主人不得不自己重新扫。

而dToF技术可以让导航的精度进一步提升。

其最大的优点就是几乎不受光线干扰,可以保证扫地机器人在昏暗环境下工作时,依旧保持超高的精确度。

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事实上,现在的扫地机器人在工作前都会对家居环境进行一次全方位的扫描,并构建出一个3D地图。

这时依旧要靠LDS激光雷达和dToF强强联合。

配合SLAM算法,扫地机器人可以从一个完全未知的家中任何一点出发,360°全方位识别家居环境信息。

还可以构建出一个精准的3D户型图,对复杂户型进行识别、并对清扫路线进行规划。

在之后的日常使用中,它还会进一步精细化已经构建出的户型图,对存在偏差的地方重新校正,最终让机器人彻底“盘清楚”家里的地形。

此外,LDS激光导航还能让机器人实时自我定位,并且记录下来。

这一方面能让机器人按照规划的路线进行清扫,另一方面还能它在充电后继续回到刚刚没打扫完的地方工作,避免了此前随机清扫机器人会出现的漏扫、重复清理的情况。

还打破了这些“刻板”印象

BUT,众所周知,扫地机器人的非人“艺能”不止乱撞乱跑。

扫到一半灰尘盒满了,当场罢工;地板地毯水泥地一起拖,加速更换;虚拟墙一不小心忘设了,直接出门到小区里转几圈……

但现在,这些也已经成为“传统印象”了。

针对没有虚拟墙就无法实现个性化清理的情况,最新的扫地机器人能通过AI语义分割、3D目标定位识别,再结合路径规划技术,满足任意地点的清扫需求。

为了让需求交互变得更直接,现在还加上了AI智能语音交互功能,说句话就能指派它干活。尤其是对老年人而言,扫地机器人有了语音控制后,使用起来要简单不少。

例如,不需要扫地机器人全屋清洁,想让它来清理一下倒在沙发底下的狗粮、或者是洒了一厨房的油污的话,只需要呼唤一声名叫YIKO的语音助手,“OK YIKO,去沙发那儿扫一下”,机器人就能听懂“沙发”和“扫”的指令,准确到达指定地点干活。

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针对“自动罢工”的情况,最新的扫地机器人基站,已经集成了自动集尘、自动洗拖布、除菌烘干等功能,真正意义上实现了清洁全过程“彻底解放双手”的效果;

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还有无差别拖地的情况,最新的扫地机器人加装了AI自动识别,准确识别地面的材质、选择最合适的清洁方式,例如在木地板、瓷砖上进行拖地,而水泥地、地毯等则以扫地替代……

初代扫地机器人玩家能想到的所有槽点,最新的科沃斯地宝X1基本都解决了。

积淀下的技术爆发

回看行业本身,扫地机器人似乎恰好赶上技术爆炸的时代。

一如当年兴起的智能手机,可搭载的技术取之不竭,谁能在同一时间里搭载更多前沿技术,谁就会在市场中占据更大的先机。

但技术真是毫无预兆地爆发的吗?

其实不然。

作为一类科技产品,扫地机器人的发展已经走过了两个十年,2次迭代。

从1.0时代的“图个新鲜”,到2.0时代的科技突破,再到3.0时代的真智能,每一个时代的扫地机器人,较之上一代都有非常显著的变化。

1.0时代,指2001~2010年前后,彼时扫地机器人并不智能,内置的算法只能满足最基本的扫地要求,开关也只能通过物理按钮进行,基本没有其他功能。

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△仿佛1.0时代的扫地机器人

后来虽然出现了像惯性导航、超声波导航等技术,但缺点也同样明显。惯性导航依赖的硬件(陀螺仪、加速计等)不够精准、同时仍旧依赖碰撞算法;超声波导航受噪音干扰又太大,扫地机器人整体处在技术闷头积累的阶段。

这个阶段确实有一批愿意吃螃蟹的消费者,支持者往往是信仰技术改变世界的少数,大众消费者未必买单。

2.0时代,出现在2010年前后,期间以深度学习为主的AI算法也开始兴起,扫地机器人也开始迎来技术上的突破。

2010年左右,激光雷达技术成本骤降,以激光雷达为核心的扫地机器人定位导航技术LDS-SLAM开始出现,解决了惯性导航、超声波导航出现的各种问题,主动导航规划有了成熟的解决方案;

2015左右,行业开始出现将清扫和拖地合二为一的“扫拖一体”技术,颠覆了人们对扫地机器人只能扫地的“鸡肋”印象。如今,这项功能已经成为市占率92%的财富密码;

2017年初,以AI技术为核心的视觉算法、交互方式开始进入扫地机器人行业,进一步提供了扫地机器人物体识别的能力,也真正缩短了机器与人之间的沟通距离……

这一阶段里,扫地机器人在智能、功能和交互上具备了一定的实用性,但大多仍旧停留在半自动的状态,买家虽有增多,但仍无法让宅家的你在打扫方面彻底躺平。

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如今,随着科沃斯9月15日推出的地宝X1,扫地机器人也迎来了3.0时代,即人们口中“未来机器人”的理想形态。

无论在智能、交互还是功能上,都更加趋近成熟,机器人的视觉中同时拥有了3D深度和物体信息,交互能力与技术深度融合,让机器拥有“思想”,全自动完成整个清扫的过程。

该阶段中,扫地机器人真正从“技术定义需求”的闭环中走出来,像智能手机一样便利人们的生活。

在扫地机器人逐渐迭代的历程变化中,科沃斯一直身处浪潮正中。

早在2009年,科沃斯就已经作为国内先行者进入扫地机器人领域,彼时行业还处在1.0阶段,但科沃斯已经积累了几十项技术和设计专利。

2013年,科沃斯作为国内第一人,将LDS-SLAM运用于扫地机器人领域,带领行业进入2.0阶段,拥抱技术升级。

2015年,第一个推出扫拖一体技术,推动扫地机器人步入扫拖一体化时代;2017年,第一个推出3D-drive立体清洁系统……

这样的“行业首个”经历,科沃斯还有很多:布局VSLAM和LDS-SLAM双技术路线;推出用于避障的AI系统AIVI;将TrueDetect 3D结构光避障技术应用到扫地机器人上……

从LDS-SLAM、扫拖一体到AI避障、交互算法,科沃斯不断突破的新技术,赋予了扫地机器人更多的实用性,真正实现了一定程度上的自动化,这也正是扫地机器人2.0时代的标志。

在那之后,科沃斯并未停止前进的脚步,2020年光是研发投入,就达到3.38亿元;仅2021年上半年,在研发上就已经投入了2.02亿元。

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而如之前所说,科沃斯最新出品的地宝X1,开启家用服务机器人的新纪年。

如果说2.0的扫地机器人能快速规划完成全屋清扫,地宝X1作为扫地机器人,更像是智能管家一样的存在:

升级成3D建图的定位导航规划,与2.0时代停留在激光雷达建图的2D效果已有很大差异,机器人真正“看见”了人类眼中的世界。

将AI语音交互技术用于扫地机器人,真正做到了让机器人“听懂人话”,做出人需要的任务,这在行业内还是首个;

扫地机器人本职的清洁功能,也从单纯的“扫拖一体”,终极进化成了自动补水、洗拖布、除菌、烘干、集尘……等集大成的机器人。

没错,站在我们普通人角度看,地宝X1更接近于我们认知中“真懒人神器”。

不同于之前几代产品,扫地机器人3.0时代就此到来。

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回看扫地机器人的历程,从被视为「鸡肋」的1.0时代,到2.0时代迎来的全面技术突破,一直进化到如今3.0时代的“全面智能”,也是智能、功能和交互技术在进化中一个不断积淀的结果。

在这其中,科沃斯并非恰好抓住时代节点的玩家,而是敢吃螃蟹、敢披荆斩棘,在背后掀起技术革新的先行者。

这些改变并非一蹴而就,需要量变到质变的演化,尽管这一过程中有人质疑、有人嘲弄,但坚持深耕技术,不断追求产品极致的人也最终成为开启新时代的先行者。

未来我们家里清洁还会变得如何方便,如何舒心,还得依靠这些技术先行者的努力探索。

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