未來序曲之掃地機(jī)器人丨編輯視點(diǎn)

公元2351年，人類爆發(fā)大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)，各種高科技武器、核能武器、機(jī)器人、人工智能先后投入戰(zhàn)場(chǎng)。

然而，就在戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)鍵時(shí)刻機(jī)器人突然反戈，有了思想的機(jī)器人認(rèn)為，人類才是這個(gè)地球上的劣等生物，在人工智能的控制下，機(jī)器人開啟了清掃人類計(jì)劃。

此時(shí)的機(jī)器人已經(jīng)普及到人類社會(huì)的各個(gè)方面，迫于生存壓力，從此人類與機(jī)器人拉開的無休止的戰(zhàn)爭(zhēng)。

以上這些只是科幻片看多了的小編YY的，請(qǐng)不要介意，更不用擔(dān)心，那是我們孫孫孫字輩該擔(dān)心的事。機(jī)器人近年來確實(shí)發(fā)展迅猛，在一些方面已經(jīng)開始進(jìn)入人類生活，下面請(qǐng)跟小編一起來看看這款頗具規(guī)模的掃地機(jī)器人吧。

您一般每周打掃幾次衛(wèi)生?

每天、3次、1次?

那您又是如何打掃的呢?

掃掃地、拖拖地?

您了解或使用過掃地機(jī)器人嗎?

其實(shí)。在歐美智能家居市場(chǎng)上，掃地機(jī)器人已經(jīng)基本普及了，隨著國(guó)內(nèi)生活水平的提高，掃地機(jī)器人正逐步進(jìn)入中國(guó)。

何謂掃地機(jī)器人

掃地機(jī)器人，又稱自動(dòng)打掃機(jī)、智能吸塵、機(jī)器人吸塵器等，是智能家用電器的一種，能憑借一定的人工智能，自動(dòng)在房間內(nèi)完成地板清理工作。一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進(jìn)入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。一般來說，將完成清掃、吸塵、擦地工作的機(jī)器人，也統(tǒng)一歸為掃地機(jī)器人。

說白了就是搭載尋路導(dǎo)航系統(tǒng)的智能小車加上吸塵器。對(duì)于智能小車我們非常熟悉，單片機(jī)MCU加上激光測(cè)距等等，當(dāng)然掃地機(jī)器人并不是簡(jiǎn)單的兩者相加，其中搭配了很多傳感器以及各種算法程序。那么掃地機(jī)器人一般是如何工作的呢?

掃地機(jī)器人如何認(rèn)路?

掃地機(jī)器人想要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化清掃尋路導(dǎo)航系統(tǒng)是關(guān)鍵。目前主流的尋路系統(tǒng)有兩種，一種是隨機(jī)碰撞尋路系統(tǒng)，顧名思義就是邊撞邊找路;另一種則是比較高端的路徑規(guī)劃尋路系統(tǒng)，即先掃描整個(gè)房間然后根據(jù)掃描地圖來制定清掃路徑。

這兩者當(dāng)中，隨機(jī)碰撞的尋路系統(tǒng)屬于比較傳統(tǒng)的那種，目前市場(chǎng)上的大部分掃地機(jī)器人用的就是這種系統(tǒng)，像科沃斯的CEN360(￥999)、iRobot 527E(￥2599)。

這種機(jī)器人的特點(diǎn)是按照機(jī)器對(duì)外界的感知和反應(yīng)來行動(dòng)，這類機(jī)器上搭配了各類傳感器，例如懸崖傳感器、防撞緩沖窗口，紅外探頭，黑白分段萬(wàn)向輪等等，這些傳感器通過感知環(huán)境變化，收集數(shù)據(jù)，再通過機(jī)器算法來做出反應(yīng)。

第二種，路徑規(guī)劃尋路系統(tǒng)，在機(jī)制上面更為先進(jìn)一些，以Neato D80(￥5999)。

它采用的是激光測(cè)距方式，通過頂部的激光雷達(dá)，進(jìn)行360度掃描， 然后通過算法來繪制房間的地圖，根據(jù)房間的情況劃分清掃區(qū)域，最后按照規(guī)劃的路線進(jìn)行清掃。

以下是這三款機(jī)器人清掃路線模擬圖。

我們可以看到路徑規(guī)劃的尋路系統(tǒng)的清掃路徑很穩(wěn)定而且很規(guī)律，總體花費(fèi)時(shí)間更少，覆蓋更全面。而隨機(jī)碰撞尋路系統(tǒng)，相對(duì)比較混亂，而且存在清掃面積覆蓋不均勻的情況，不僅會(huì)漏掃，而且有些地方會(huì)反復(fù)掃。

我們既然將掃地機(jī)器人叫機(jī)器人，那肯定要生活自理才行嘛。

機(jī)器人如何自動(dòng)充電?

在日常的生活中，掃地機(jī)器人自動(dòng)充電系統(tǒng)是非常重要的功能，我們總不希望給機(jī)器人當(dāng)保姆吧。那掃地機(jī)器人是如何自動(dòng)充電的呢?

第一種方法，通過感知充電底座發(fā)射紅外信號(hào)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)返沖，例如CEN360、iRobot 527E。

在清掃完成或者機(jī)器快沒電的情況下，機(jī)器就會(huì)自動(dòng)尋找充電底座發(fā)出的信號(hào)，一旦進(jìn)入信號(hào)范圍，它就能夠靠定位自動(dòng)返回進(jìn)行充電。

第二種方法，適用于激光測(cè)距式掃地機(jī)器人，例如Neato D80。

它在充電底座安裝了特殊反光帶，可以反射機(jī)器人發(fā)出的激光，這樣機(jī)器人在更新地圖的同時(shí)，也能夠自動(dòng)地獲取充電底座的位置，但是充電底座需要放置到開闊的地方，這樣才能保證自動(dòng)反沖的成功率。

目前來說，這兩種自動(dòng)返沖的成功率都是挺高的，偶爾也會(huì)出現(xiàn)“搖屁股”搖不上充電底座的情況。

無論我們是從原理上，還是從效果上面來說，路徑規(guī)劃式尋路系統(tǒng)很明顯更加準(zhǔn)確和智能，它們比較適用于比較復(fù)雜的大面積房型，但這類產(chǎn)品價(jià)格也相對(duì)更高一些。隨軍碰撞系統(tǒng)的機(jī)器人雖然效率相對(duì)比較低，清理相同房型的時(shí)候耗時(shí)也會(huì)久一點(diǎn)，但因?yàn)樗鼤?huì)進(jìn)行重復(fù)地清掃，所以從理論上來說，它的區(qū)域清掃效果也會(huì)相對(duì)好一點(diǎn)。

掃地機(jī)器人掃地的原理

機(jī)器人掃地原理其實(shí)都大致形同，都是先用毛刷將地面上的臟東西向中間聚攏，然后靠滾刷或者吸力把垃圾吸到它們的集塵盒里面。

從原理上分析，我們可以知道掃地機(jī)器人對(duì)于固體垃圾清掃能力還是不錯(cuò)的，大多數(shù)情況下，基本上和人掃差不多了。而且，掃地機(jī)器人由于和吸塵器一樣，它是依靠吸力的，因此對(duì)于掃把拖把難以處理的頭發(fā)，碎屑這些，掃地機(jī)器人則可以非常輕松清掃。

但是，對(duì)于大塊固體掃地機(jī)器人就很容易卡住，沒辦法處理，所以掃地機(jī)器人對(duì)于紙巾包裝袋這種垃圾它們表示無能無力。另外，掃地機(jī)器人對(duì)于液體也是沒轍。看來掃地機(jī)器人也不是萬(wàn)能的，甚至?xí)龅?ldquo;危險(xiǎn)”。

掃地機(jī)器人的缺陷

在家庭環(huán)境當(dāng)中，掃地機(jī)器人很有可能遭遇的“危險(xiǎn)”，有以下幾種:纏繞、跌落、沒電。

纏繞是一個(gè)比較大的問題，因?yàn)榧彝サ孛嫔想y免會(huì)有插排、電線、充電線這些。所以，很可能會(huì)出現(xiàn)，比較細(xì)的電線被吸進(jìn)去的情況，吸進(jìn)去基本就吐不出來，這時(shí)候掃地機(jī)器人要么直接罷工，要么就拖著小尾巴繼續(xù)掃。所以，使用掃地機(jī)器人前，基本還是需要用戶先整理一下家里的電線。

在一些有樓梯的家庭里面，可能有用戶比較擔(dān)心掃地機(jī)器人會(huì)掃著掃著從樓梯上滾下去，其實(shí)這并不用擔(dān)心，現(xiàn)在的掃地機(jī)器人一般在底部都搭配了紅外懸崖感應(yīng)器，通過感應(yīng)器能夠很好的識(shí)別高度落差從而能及時(shí)懸崖勒馬，防止跌落。

也許用些用戶還會(huì)擔(dān)心掃地機(jī)器人，掃著掃著沒電了。除了上面說到的自動(dòng)返沖功能外，使用激光測(cè)距方式的掃地機(jī)器人還可以記錄沒電的地點(diǎn)，充電后返回繼續(xù)清掃。

其實(shí)對(duì)于，上面這幾種“危險(xiǎn)”廠商們也想到了一個(gè)不錯(cuò)的方法：“虛擬墻”。一種是通過機(jī)器底部的傳感器感應(yīng)磁條虛擬墻來限制機(jī)器人的活動(dòng)范圍。另一種則是，紅外感應(yīng)式。像廁所、廚房這些很容易讓機(jī)器人事故高發(fā)的地方可以用虛擬墻來限制機(jī)器人的進(jìn)入。

對(duì)于機(jī)器人來說，越少人為干預(yù)那就越先進(jìn)。所以，掃地機(jī)器人一般都加入了預(yù)約清掃的功能。每周什么時(shí)候打掃，掃幾次，基本都可以定時(shí)清掃了。

科技改變生活

回顧過去100年，可以說人類已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了當(dāng)初科幻小說中的生活。掃地機(jī)器人目前的功能還比較粗糙和簡(jiǎn)陋，但它還在不停的迭代和進(jìn)化升級(jí)之中，也許用不了幾年等sensor技術(shù)和人工智能有了更大的進(jìn)步，它可能真的就變成真正的的人類生活起居管家。