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掃地機(jī)器人實(shí)現(xiàn)避障原理

越來(lái)越多的家庭入手掃地機(jī)器人來(lái)代替日常打掃，目前掃地機(jī)器人的清潔功能已經(jīng)能夠滿足大部分家庭的日常需求，清潔效率成為制約用戶體驗(yàn)的重要因素，網(wǎng)絡(luò)上也有掃地機(jī)器人 “智障低效”的吐槽，如何突破掃地機(jī)器人的清掃效率呢？目前行業(yè)的目光都聚焦在掃地機(jī)的重要功能——避障，它也是制約掃地機(jī)器人效率的重要因素。為什么說(shuō)避障是影響掃地機(jī)器人效率的重要一環(huán)呢？用過(guò)掃地機(jī)器人的網(wǎng)友可能都有這種體會(huì)，在使用掃地機(jī)器人時(shí)，經(jīng)常會(huì)被地面上的障礙物卡住，或者因?yàn)槁肪€不準(zhǔn)確而出現(xiàn)磕磕碰碰，影響掃地效率。就像開車一樣，避障能力強(qiáng)的掃地機(jī)器人如同老司機(jī)，行車路線更直接精準(zhǔn)，自然效率更高。這就不得不提到機(jī)器人學(xué)術(shù)界的熱門話題——機(jī)器人避障技術(shù)，目前行業(yè)內(nèi)前沿的避障技術(shù)主要是激光雷達(dá)避障、3D 結(jié)構(gòu)光避障、3D TOF 避障、單目視覺(jué)避障、雙目視覺(jué)避障。說(shuō)到 3D TOF大家應(yīng)該都不陌生，iPad Pro 通過(guò)搭載 TOF 模組，實(shí)現(xiàn)了超強(qiáng) AR 的體驗(yàn)。它的原理是采用紅外光源發(fā)射高頻光脈沖到物體上，然后接收從物體反射回去的光脈沖，通過(guò)探測(cè)光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來(lái)計(jì)算被測(cè)物體離相機(jī)的距離。它也是目前手機(jī)主流的面部識(shí)別方式，通過(guò)光脈沖反射信息來(lái)獲得人臉信息進(jìn)行識(shí)別。但對(duì)于掃地機(jī)器人的避障應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，3D ToF 劣勢(shì)在于分辨率較低，無(wú)法提供圖像信息來(lái)輔助識(shí)別避障。無(wú)法識(shí)別障礙物的情況下，避障效果自然要打折扣，因此 3D TOF 并不是掃地機(jī)器人最成熟的避障方式。對(duì)于掃地機(jī)器人來(lái)說(shuō)，要想實(shí)現(xiàn)最好的避障效果，要借助圖像識(shí)別障礙物后再判斷運(yùn)動(dòng)軌跡。因此目前最先進(jìn)的掃地機(jī)器人技術(shù)都引入了計(jì)算機(jī)識(shí)別技術(shù)，前文提到的單目視覺(jué)避障和雙目視覺(jué)避障是兩種主流的視覺(jué)避障方式，都可以達(dá)到 2K 分辨率。不同的是單目避障先通過(guò)深度學(xué)習(xí)識(shí)別物體，然后檢測(cè)物體的 Bounding Box 來(lái)做測(cè)距預(yù)估和 3D 估計(jì)，因此對(duì)于未識(shí)別的物體，單目避障無(wú)法估計(jì)距離。就像在閉著一只眼睛的情況下，人對(duì)于不認(rèn)識(shí)的物體是無(wú)法估計(jì)大小和距離的。雙目避障在這一點(diǎn)上通過(guò)加了一個(gè)攝像頭來(lái)彌補(bǔ)了單目攝像頭的劣勢(shì)，雙目視覺(jué)的基本原理是利用兩個(gè)平行的攝像頭進(jìn)行拍攝，然后根據(jù)兩幅圖像之間的差異（視差），利用一系列復(fù)雜的算法計(jì)算出特定點(diǎn)的距離，當(dāng)數(shù)據(jù)足夠時(shí)還能生成深度圖。可以說(shuō)雙目攝像頭能夠完成所有單目攝像頭能完成的功能，同時(shí)能夠獲得后者永遠(yuǎn)無(wú)法企及的深度信息，單目做不到雙目的 3D 立體視覺(jué)，同時(shí)它的成本適中，是解決掃地機(jī)器人避障難題的合適方案，石頭科技最近推出的石頭掃地機(jī)器人 T7 Pro 就采用了這一方案。與單目相比，它的優(yōu)勢(shì)在于能夠避障未識(shí)別過(guò)的物體，可以還原物體的三維信息，精確避讓，不會(huì)被地面上圖案欺騙，減少無(wú)中生有，避免漏掃。 IT之家了解到，雙目避障技術(shù)在無(wú)人機(jī)和無(wú)人駕駛上也早就得到應(yīng)用，目前大疆無(wú)人機(jī)、特斯拉及百度 L4 級(jí)量產(chǎn)自動(dòng)駕駛技術(shù)，均采用了雙目視覺(jué)系統(tǒng)。但是視覺(jué)方案的劣勢(shì)在于對(duì)光線條件要求高，這也是雙目避障也難以繞過(guò)的大坑。石頭科技采用的解決方案是用紅外 LED 補(bǔ)光燈，這樣在夜間使用時(shí)不會(huì)打擾用戶，同時(shí)定制了 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(dòng)打開，Sensor 主要接收紅外光。通過(guò)這種特殊光學(xué)器件的使用，掃地機(jī)器人就可以實(shí)現(xiàn)白天夜晚全天候工作。在實(shí)際使用中，雙目避障系統(tǒng)在掃地機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景下的表現(xiàn)如何？IT之家也曾對(duì)石頭掃地機(jī)器人 T7Pro 的避障能力進(jìn)行過(guò)測(cè)試，在測(cè)試中我們發(fā)現(xiàn)除了簡(jiǎn)單的避開日常障礙物，AI 雙目避障也讓石頭掃地機(jī)器人 T7 Pro 的路線更加精準(zhǔn)。如下圖 GIF 所示，借助 AI 雙目避障系統(tǒng)對(duì)周圍桌腿的識(shí)別，石頭掃地機(jī)器人 T7 Pro 在狹窄的桌腿間輕松實(shí)現(xiàn) “倒車入庫(kù)”，提高清掃效率。目前市面上不同價(jià)位的掃地機(jī)器人品種繁多，千元以下的大多為隨即碰撞避障方式，價(jià)位較高的旗艦產(chǎn)品則多數(shù)采用視覺(jué)方案，在選購(gòu)時(shí)可以根據(jù)自己的目標(biāo)價(jià)位和實(shí)際需求選購(gòu)最適合自己的產(chǎn)品。

標(biāo)簽：延安黔東保山郴州廈門紅河濟(jì)源韶關(guān)

巨人網(wǎng)絡(luò)通訊聲明：本文標(biāo)題《掃地機(jī)器人實(shí)現(xiàn)避障原理》，本文關(guān)鍵詞掃地,機(jī)器人,實(shí)現(xiàn),避障,；如發(fā)現(xiàn)本文內(nèi)容存在版權(quán)問(wèn)題，煩請(qǐng)?zhí)峁┫嚓P(guān)信息告之我們，我們將及時(shí)溝通與處理。本站內(nèi)容系統(tǒng)采集于網(wǎng)絡(luò)，涉及言論、版權(quán)與本站無(wú)關(guān)。