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      百平世界里的自動駕駛

         
      來自:微信公眾號 鋅產業(ID:xinchanye2021) 作者 金旺 發布日期:2022/5/9 11:07:10
      在面對電線、鞋襪、體重秤,甚至寵物糞便這類地面低矮障礙物時,掃地機器人經常無法很好地工作,甚至因卷入電線而被迫停止工作,只能等到主人下班回家后進行“救援”。
            自動駕駛技術的躍遷,正在重塑著城市道路新秩序。

        這其中既包括特斯拉、蔚小李等造車新勢力對百年汽車工業發起的挑戰,也包括諸如行駛在城市街道角落環衛車的自動駕駛升級。

        實際上,被自動駕駛技術顛覆的遠不止汽車產業。在千萬家庭的百平世界里,掃地機器人的涌入,正在改變著家庭道路環境。

        24個傳感器與家庭自動駕駛系統

        一個100㎡的家庭環境會有什么?

        桌椅家具,日用家電,男女主人,貓狗寵物……對于掃地機器人的研發而言,這些都需要考慮進去,實際上,需要被考慮的又遠遠不止這些。

        在家庭100㎡這個小世界里,自動駕駛的復雜度并不低,早期掃地機器人用戶經常遇到這樣的情況:

        在面對電線、鞋襪、體重秤,甚至寵物糞便這類地面低矮障礙物時,掃地機器人經常無法很好地工作,甚至因卷入電線而被迫停止工作,只能等到主人下班回家后進行“救援”。

        這是因為主流掃地機器人采用的激光雷達普遍居于掃地機器人頂部,僅僅依靠頂部的激光雷達無法識別到8cm以下的物體,這就使得掃地機器人早年間的技術方案與其主要負責地面清潔的研發初衷看似有些矛盾。

        家中有小孩兒或寵物是不少家庭的常態,在這類家庭中,早期掃地機器人用戶會發現,掃地機器人的工作效率和清掃能力有太多不盡人意。

        這是因為環境中存在運動物體時,動態遮擋就成了一個不可避免的問題,這種情況直接影響到掃地機器人路徑規劃結果,如何將這些運動物體遮擋與桌椅板凳等環境中的靜態物體遮擋區分開來,也就成了掃地機器人一個需要解決的難題。

        諸如此類,都是掃地機器人技術團隊在家庭環境下需要攻克的自動駕駛難題,為了解決這些難題,整個行業經歷了十數年的技術爬坡,最終摸索出一套多傳感器融合方案。

        近日,追覓全自動旗艦掃地機器人S10 Pro正式發布,官方數據顯示,S10 Pro是追覓目前為止開發難度最大、應用傳感器最多的一款產品。

        為了適應復雜的家庭道路環境,追覓S10 Pro配備傳感器多達24個,除了用于常規定位導航的激光雷達、用于解決低矮障礙物避障的結構光和RGB攝像頭外,S10 Pro還加入了輔助沿邊清掃的紅外傳感器,用于識別地毯的超聲波傳感器,用于防跌落的懸崖傳感器……這些傳感器構建了一個復雜的自動駕駛系統。

        一個細節是,AI視覺的加入讓障礙物實景識別成為可能,通過對6大類、超30種障礙物的實景識別,掃地機器人可以采取不同的避障策略,如果識別出是桌椅腿的話,可以采用更接近的清掃策略;如果識別出是電線的話,則可以采用繞行策略。

        這樣的AI識別工作原理看似簡單,背后實則潛藏著龐大的工作量。例如,想讓掃地機器人在家庭環境中識別出拖鞋,就需要將市面上常見的各類拖鞋都買回來,然后擺放在不同位置進行拍照,接著通過大量的實景圖片訓練掃地機器人的用于實景識別的AI模型,模型訓練完成后會被放到掃地機器人的避障數據庫中。

        在實際家庭環境中,掃地機器人遇到障礙物后會與避障數據庫中數據進行實時比對,達到閾值就會判定為拖鞋,并標注在地圖上。

        這是追覓全自動掃地機器人S10 Pro的AI視覺輔助避障整個工作流程,這其中不僅要掃地機器人自身有強大的算法、足夠的算力做支撐,還需要追覓每家掃地機器人廠商有一套足夠精細的避障數據庫,這個數據庫龐大程度遠超想象。

        不過,輔助避障僅僅是AI視覺對于掃地機器人能力提升的冰山一角,它更大的價值在于讓掃地機器人的機器人屬性開始得以體現,當掃地機器人能夠進行遠程看護,當掃地機器人在床下找到孩子丟失已久的玩具時,這些都是之前掃地機器人無法實現的附加價值。

        同樣是在這代產品中,追覓自動駕駛系統迎來了第三波大的版本迭代。

        改進LDS

        2021年2月,追覓掃地機器人L10 Pro發布,不同于第一代掃地機器人的VSLAM定位導航方案,這代產品轉向了當時國內主流的激光雷達方案,這樣的技術路線后來被一直沿用至今。

        激光雷達作為掃地機器人主流定位導航方案普遍優于VSLAM,一個主要原因是,VSLAM方案定位精度在5-10cm之間,而激光雷達做定位導航則可以將精度控制在1cm以內,然而,即便是這1cm的偏差,經過日積月累,同樣會出現地圖邊界點重疊、錯位等問題。

        為此,2021年,追覓內部著重對導航精度、定位精度兩項指標進行過攻堅和優化,經過這輪算法優化,追覓跨越了激光雷達定位導航穩定性的問題。

        解決了穩定性問題后,追覓開始思考另一個問題——如何讓下一代掃地機器人在建圖能力上更進一步。

        2022年年初,追覓開始對LDS方案進行進一步優化,這次優化的是位置點計算能力。

        在家庭環境中,掃地機器人啟動清掃任務后,會先通過激光雷達掃描當前環境,計算掃地機下一個需要到達的路徑點,在前往下一個路徑點時,通過激光雷達進行定位導航,結構光和AI視覺進行避障,并將障礙物標注在地圖內,從而平穩地行駛到第二個路徑點,之后的運動過程依次重復這樣的工作。

        在這個過程中,追覓研發團隊發現,掃地機器人出現位置計算錯誤是一個很常見的問題,這一問題直接導致地圖偏移、地圖重疊,于是他們想到一個辦法——在掃地機器人一邊行走一邊定位過程中,實時與之前的定位進行比對,出現計算錯誤時進行實時位置矯正,這也就是S10 Pro中加入的實時地圖矯正功能。

        實時地圖矯正功能的加入,讓S10 Pro定位導航系統,或者說是S10 Pro的自動駕駛系統有了自糾錯能力,也成為這代產品一個鮮為人知的變化。

        給掃地機升升溫

        2022年,多功能基站開始在掃地機器人行業廣泛應用,多功能基站讓掃地機器人不僅能夠清潔地面,還擁有了自清潔能力,再次解放了用戶雙手,這也是掃地機器人出現的初衷,為掃地機器人進一步普及奠定了基礎。

        追覓S10 Pro同樣是一個帶有多功能基站的掃地機器人,能自動洗拖布、自動集塵、自動烘干、自動加注清潔液、自動補水的全能基站,只需輕輕一點,便可讓家務隱形、讓生活簡單。

        與此同時,追覓S10 Pro就地面清潔和用戶體驗上還做了升級:

        作為采用雙圓盤拖布拖地的掃拖一體機器人,S10 Pro是首個將圓盤拖布做成升降式的產品,據鋅產業了解,這款產品通過加入螺旋結構能夠將圓盤拖布升起7-8mm,可以實現上地毯、回充回洗的時候都能夠自動抬升拖布,避免濕拖布打濕地毯、避免臟拖布對地面造成二次污染。

        除此以外,針對掃地機器人長久以來存在的噪音表現不佳的問題,追覓也針對風機結構、風道設計、隔音材料等方面進行了改進,據官方數據顯示,這樣的優化最終使得追覓比掃地機器人風機主流供應商提供的產品有一定提升。

        不過,目前掃地機器人在國內滲透率仍不足10%,整個行業還有待進一步升級。

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