從隨機碰撞到激光雷達(dá)

近幾年，越來越多的智能家電進入了用戶的家庭，特別是掃地機器人，市場上可以說是百花齊放，消費者對掃地機器人也是越發(fā)地依賴。據(jù)市場研究公司歐睿國際統(tǒng)計，2019年國內(nèi)共銷售了543.6萬臺掃地機器人，銷量位居全球首位。

另外，據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)估，在2024年，掃地機器人市場銷量會達(dá)到724萬臺，銷售額計劃會達(dá)到129億元，成為百億級大市場。另據(jù)華泰證券研究所數(shù)據(jù)顯示，樂觀估計到2030年，掃地機器人的家庭滲透率將會達(dá)到70%，每年將會有30%的市場增幅。

廠商之間的競爭也越來越激烈，掃地機器人品牌眾多，已經(jīng)進入了創(chuàng)新爆發(fā)期，像是清掃能力、附加功能和操作便捷性已經(jīng)沒有太大的成長空間了，行業(yè)內(nèi)近年來的研發(fā)重心，已經(jīng)放在了如何徹底實現(xiàn)自動化清掃，要體現(xiàn)智能化，“避障”這一重要功能點就顯得更加重要了。

在聊避障之前，我們先來回顧一下傳統(tǒng)掃地機器人是怎么工作的。

從1996年的第一臺伊萊克斯“三葉蟲”掃地機器人開始，隨后的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)iRobot以及其他品牌，絕大多數(shù)都是依靠隨機碰撞+超聲波+紅外探測來實現(xiàn)避障。在2015年，全局規(guī)劃技術(shù)的加入，讓掃地機器人可以更好地規(guī)劃路線，更高效地進行清掃，掃地機器人開始越發(fā)火爆。

而現(xiàn)在，掃地機器人廠商也發(fā)揮各自的優(yōu)勢，拿出了不同的避障方案，就拿排名靠前的幾款新品來說，云鯨使用了LDS激光雷達(dá)導(dǎo)航技術(shù)，科沃斯T8 AIVI是LDS+單目視覺，石頭T7 Pro則是LDS+AI雙目視覺方案，另外還有一些兼用陀螺儀計算坐標(biāo)軸的方案。顯然，掃地機已經(jīng)進入了“可視”的階段。

像是陀螺儀這種規(guī)劃路線的方案大家都有，就不多說了。LDS激光雷達(dá)導(dǎo)航則是存在于中高端產(chǎn)品的標(biāo)配，這類技術(shù)的原理比較接近：通過激光360°掃描室內(nèi)空間，獲取環(huán)境信息，因為激光掃描快速、準(zhǔn)確的特性，大多數(shù)掃地機器人廠商都選擇了這種方案。

掃描完成后，掃地機器人就可以通過內(nèi)置的算法繪制地圖，這就是體現(xiàn)差異的地方了。以石頭掃地機器人為例，自石頭科技首款掃地機器人上線以來，通過大量用戶和員工的內(nèi)測反饋，已經(jīng)經(jīng)歷了上百次的OTA升級。而最新的石頭掃地機器人T7系列，搭載了全新的RR MasonTM 7.0系統(tǒng)算法，可以有效減少重復(fù)軌跡，提高運行效率，讓掃地機器人可以更聰明地選擇最優(yōu)路徑。

在我們此前的評測中也可以看到，打掃路徑幾乎沒有重復(fù)，整個過程都沒有出現(xiàn)原地打轉(zhuǎn)或者是被困住的情況。而且在效率上，每平方米耗時不到一分鐘，既高效，又省心。

“看得見”才是真“聰明”

如果僅僅是這樣，還不足以叫做智能。

石頭T7的強項，就是可以在獲取這個數(shù)字地圖之后，進行一些自定義的設(shè)置，比如先用小水量+安靜模式打掃相對比較干凈的臥室，再用中水量和強力模式打掃客廳，最后進入廚房，使用大水量和Max模式進行清潔。又或者是將家里嬰兒的爬爬墊設(shè)置為禁區(qū)，再指定某一塊區(qū)域重點打掃……

而要主動避障，還是要看石頭T7 Pro，在這款掃地機上，使用了LDS激光雷達(dá)導(dǎo)航+AI雙目視覺方案。因為家里的情況是不可能一成不變的，而這個AI雙目視覺，在繪制數(shù)字地圖的基礎(chǔ)上，可以通過“眼睛”直接看到前方的障礙，從而進行規(guī)避。

那么，同樣是給掃地機器人裝上眼睛，單目視覺（比如前面提到的科沃斯T8 AIVI）和雙目視覺有什么區(qū)別呢？

從本質(zhì)上來看，和人眼一樣，單目視覺本質(zhì)上其實是2D的，也就是說，掃地機器人看到的畫面是沒有距離（深度）感知的，因為近大遠(yuǎn)小的邏輯，甚至連障礙物的大小都不太容易判斷。而雙目視覺自然就可以通過兩只“眼睛”看到的畫面對物體進行標(biāo)定，通過極線約束原理（你可以不用理解這個東西），再結(jié)合自身算法計算出物體的深度信息，自然可以判斷得更準(zhǔn)確。

不只是這兩只“眼睛”，在石頭T7 Pro上，還輔以其他多個傳感器，將這些數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過融合算法來提升傳感器數(shù)據(jù)的精度，盡可能地減少誤差。

而在實際使用中，這套避障系統(tǒng)可以在正常導(dǎo)航過程中，實時分析行進路線中的障礙，像是家里隨處可見的拖鞋、電線（包括排插）、桌椅，甚至可能是寵物排泄物等，都可以準(zhǔn)確分析出障礙物的大小、距離等，并且通過機器學(xué)習(xí)以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AI物體識別技術(shù)，只要是高度大于3cm、寬度大于5cm的物體，都可以被識別到。再結(jié)合紅外補光燈，在黑暗中也能安全避障。

算法融合才是未來的核心競爭點

顯然，這種能“看見”運行軌跡的清掃方式肯定要比隨機碰撞以及單純依靠激光雷達(dá)導(dǎo)航更合理。也更像是真人自己在進行清掃，結(jié)合石頭科技的核心算法，也只有模仿人類，精確識別出物體，從而判斷什么物體該掃，什么物體不用掃，才能更好地代替人類的工作。

而這一點，是靠掃地機器人的“視覺”以及強大的后期算法才能實現(xiàn)的。掃地機器人的研發(fā)，可以說是懶人經(jīng)濟的產(chǎn)物，但是現(xiàn)在不少的掃地機器人還是需要人為干涉，卡在各種地方需要用戶幫忙脫困就不說了，相信大家在網(wǎng)上還見過不少家有寵物的用戶分享掃地機“攤煎餅”的故事吧，想想就覺得可怕。而支持視覺導(dǎo)航技術(shù)，并且融合多種傳感器和導(dǎo)航模式才是未來掃地機器人的發(fā)展方向，只有這樣的產(chǎn)品，才能真正稱作智能化的掃地機器人。

這就要求相關(guān)企業(yè)具有強大的研發(fā)團隊，比如我們前面提到的石頭科技，其創(chuàng)始團隊大多數(shù)來自微軟、華為、騰訊等高級職位，有著相關(guān)軟硬件研發(fā)、設(shè)計的扎實行業(yè)經(jīng)驗。另外，石頭科技在研發(fā)中投入是非常大的。據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，目前公司研發(fā)人員占比近60%，遠(yuǎn)超同行平均水平，在剛剛過去的2020年前三季度，石頭科技在研發(fā)上投入的費用達(dá)到了1.7億元人民幣，主要都花在了新技術(shù)和新產(chǎn)品的研發(fā)上，相比2019年同期增長率達(dá)36.55%。

而從電商平臺公布的數(shù)據(jù)來看，因為疫情等因素影響，掃地機器人行業(yè)銷量比較平緩，但是到了2020年第三季度，石頭科技旗下產(chǎn)品因為過硬的產(chǎn)品力，增速有了顯著提升。

正如前面提到的，現(xiàn)今社會越發(fā)向懶人經(jīng)濟靠攏，因為消費升級，未來掃地機器人這個行業(yè)是充滿前景的，滲透率還會有顯著提升。在這樣的大環(huán)境下，人們對這類產(chǎn)品肯定會越發(fā)關(guān)注，廠商之間的競爭也會越發(fā)激烈。在積累了多年之后，石頭科技的算法和數(shù)據(jù)已經(jīng)有了深厚的沉淀，在LDS激光導(dǎo)航技術(shù)越發(fā)成熟的今天，憑借著AI雙目視覺等先進方案以及算法和多年積累的數(shù)據(jù)，石頭科技將成為行業(yè)領(lǐng)軍者，贏得未來。

相信在不久的將來，掃地機器人行業(yè)還會帶給我們更多的驚喜，到那時候，我們才可以徹底解放雙手，全權(quán)交給這些智能設(shè)備，舒舒服服地當(dāng)一個懶人。