現(xiàn)如今越來越多的家庭開始選擇使用掃地機(jī)器人來完成地面的清潔。
然而在使用過程當(dāng)中，很多用戶都會發(fā)現(xiàn)多數(shù)掃地機(jī)器人的避障能力，以及避障能力所影響到的清潔效率往往參差不齊，有的掃地機(jī)器人經(jīng)常會被地面上的障礙擋住，或者因?yàn)槁肪€規(guī)劃的有問題而在桌椅板凳下無腦亂撞，影響掃地效率。
由此，一些掃地機(jī)器人稍弱的避障能力成為制約用戶體驗(yàn)的重要痛點(diǎn)，引發(fā)過用戶“智障不避障”、人工智能成了“人工智障”的吐槽。
目前來看，被掃地機(jī)器人應(yīng)用過或是正在使用的避障技術(shù)無非以下幾種：、3D 結(jié)構(gòu)光避障、單目視覺避障、雙目視覺避障、激光雷達(dá)避障、3D TOF 避障，這些技術(shù)各自的特性以及相互之間的差異如下表所所示。
1、先說3D結(jié)構(gòu)光方案，其原理是采用紅外光源，發(fā)射出來的光經(jīng)過一定的編碼投影在物體上，這些圖案經(jīng)物體表面反射回來時，隨著物體距離的不同會發(fā)生不同的形變，圖像傳感器將形變后的圖案拍下來。
隨后，通過計(jì)算拍下來的圖案里的每個像素的變形量，來得到對應(yīng)的視差，進(jìn)而得到深度值。不過結(jié)構(gòu)光方案測距范圍受光斑圖案影響，避障范圍較小。強(qiáng)光環(huán)境下表現(xiàn)差，容易受光線影響。
2、3D TOF算是大家比較熟悉的方案了，它被iPad Pro用于實(shí)現(xiàn)AR玩法。它的工作原理是紅外光源發(fā)射高頻光脈沖到物體上，接著接收從物體反射回去的光脈沖，通過探測光脈沖的飛行(往返)時間來來計(jì)算被測物體離相機(jī)的距離。
然而3D ToF的劣勢對于掃地機(jī)器人而言太過致命——分辨率低，以致于圖像信息不易輔助避障，并不太適合用于掃地機(jī)器人。
3、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。
即便是造價昂貴、不適于掃地機(jī)器人的多束激光組成陣列雷達(dá)，也只可獲得部分范圍內(nèi)的三維地圖。顯然不能僅僅依靠激光雷達(dá)。
4、單目視覺識別系統(tǒng)的掃地機(jī)器人已經(jīng)十分多見。單目較多單一的照片只具有二維信息，猶如2D電影，并無直接的空間感，只有靠我們自己依靠“物體遮擋、近大遠(yuǎn)小”等生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)X補(bǔ)，故單一的攝像頭獲取到的信息及其有限，并不能直接得到我們想要的效果。
類比到機(jī)器視覺中，單個攝像頭的圖片信息無法獲取到場景中每個物體與鏡頭的距離關(guān)系，即缺少第三個維度?，F(xiàn)實(shí)生活中的場景極度復(fù)雜，單個攝像頭發(fā)生視覺誤算的概率非常大，可能會計(jì)算錯物體的實(shí)際距離。單目產(chǎn)品缺乏立體視覺，無法獲得第三個維度的信息，也就是景深信息。
所以搭載單個攝像頭的掃地機(jī)把所有物體都識別成二維物體，并不是三維立體，它只能對預(yù)先訓(xùn)練好的物體進(jìn)行估算，但實(shí)際家庭環(huán)境千差萬別，不可能對所有會造成卡困物體都進(jìn)行訓(xùn)練。所以相比較單目掃地機(jī)器人，我們更需要雙目掃地機(jī)器人的出現(xiàn)。
5、雙目
石頭科技近期推出的石頭掃地機(jī)器人T7 Pro采用的是LDS+雙目方案，將以上五種方案之中的兩種結(jié)合在一起。單說視覺部分，與單目相比，它的優(yōu)勢在于能夠避障未識別過的物體，可以還原物體的景深信息。更好地采集的環(huán)境信息(測距避開通用障礙物，單目無此特性)。
而且結(jié)合 AI 物體識別算法，還能精準(zhǔn)獲取的障礙物屬性信息，以此實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)的主動智能避障，對不同障礙物采用不同的避障策略，評估避讓距離，以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”等6 類物體。
值得一提的是，石頭掃地機(jī)器人T7 Pro可以實(shí)現(xiàn)全天候的避障，為了做到沙發(fā)底下，床底下，晚上等昏暗環(huán)境也能正常識別，其使用紅外光補(bǔ)光(紅外是不可見光，不會打擾用戶)。
石頭在攝像頭內(nèi)部把IR-cut filter換成了RGB+IR雙通的濾波片。
白天強(qiáng)光下，紅外補(bǔ)光燈不打開，攝像頭內(nèi)部的 Sensor 主要接收可見光;夜晚暗光下，紅外補(bǔ)光燈自動打開，攝像頭內(nèi)部的 Sensor 主要接收紅外光。由此無論是白天還是夜間，避障、脫困都有了更加顯著的改善。
遇到障礙，搭載雙目系統(tǒng)的石頭掃地機(jī)器人T7 Pro不再會“橫沖直撞”，而是精準(zhǔn)的描邊，保證清掃面積的同時讓自己能夠順利通過，不被卡死。
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