24个传感器与家庭自动驾驶系统

自动驾驶技术的跃迁，正在重塑着城市道路新秩序。  　　

这其中既包括特斯拉、蔚小李等造车新势力对百年汽车工业发起的挑战，也包括诸如行驶在城市街道角落环卫车的自动驾驶升级。  　　

实际上，被自动驾驶技术颠覆的远不止汽车产业。在千万家庭的百平世界里，扫地机器人的涌入，正在改变着家庭道路环境。  　　

24个传感器与家庭自动驾驶系统  　　

一个100㎡的家庭环境会有什么?  　　

桌椅家具，日用家电，男女主人，猫狗宠物……对于扫地机器人的研发而言，这些都需要考虑进去，实际上，需要被考虑的又远远不止这些。 

在家庭100㎡这个小世界里，自动驾驶的复杂度并不低，早期扫地机器人用户经常遇到这样的情况：  　　

在面对电线、鞋袜、体重秤，甚至宠物粪便这类地面低矮障碍物时，扫地机器人经常无法很好地工作，甚至因卷入电线而被迫停止工作，只能等到主人下班回家后进行“救援”。  　　

这是因为主流扫地机器人采用的激光雷达普遍居于扫地机器人顶部，仅仅依靠顶部的激光雷达无法识别到8cm以下的物体，这就使得扫地机器人早年间的技术方案与其主要负责地面清洁的研发初衷看似有些矛盾。

家中有小孩儿或宠物是不少家庭的常态，在这类家庭中，早期扫地机器人用户会发现，扫地机器人的工作效率和清扫能力有太多不尽人意。  　　

这是因为环境中存在运动物体时，动态遮挡就成了一个不可避免的问题，这种情况直接影响到扫地机器人路径规划结果，如何将这些运动物体遮挡与桌椅板凳等环境中的静态物体遮挡区分开来，也就成了扫地机器人一个需要解决的难题。  　　

诸如此类，都是扫地机器人技术团队在家庭环境下需要攻克的自动驾驶难题，为了解决这些难题，整个行业经历了十数年的技术爬坡，最终摸索出一套多传感器融合方案。  　　

近日，追觅全自动旗舰扫地机器人S10 Pro正式发布，官方数据显示，S10 Pro是追觅目前为止开发难度最大、应用传感器最多的一款产品。  　　

为了适应复杂的家庭道路环境，追觅S10 Pro配备传感器多达24个，除了用于常规定位导航的激光雷达、用于解决低矮障碍物避障的结构光和RGB摄像头外，S10 Pro还加入了辅助沿边清扫的红外传感器，用于识别地毯的超声波传感器，用于防跌落的悬崖传感器……这些传感器构建了一个复杂的自动驾驶系统。  　　

一个细节是，AI视觉的加入让障碍物实景识别成为可能，通过对6大类、超30种障碍物的实景识别，扫地机器人可以采取不同的避障策略，如果识别出是桌椅腿的话，可以采用更接近的清扫策略;如果识别出是电线的话，则可以采用绕行策略。  

这样的AI识别工作原理看似简单，背后实则潜藏着庞大的工作量。例如，想让扫地机器人在家庭环境中识别出拖鞋，就需要将市面上常见的各类拖鞋都买回来，然后摆放在不同位置进行拍照，接着通过大量的实景图片训练扫地机器人的用于实景识别的AI模型，模型训练完成后会被放到扫地机器人的避障数据库中。  　　

在实际家庭环境中，扫地机器人遇到障碍物后会与避障数据库中数据进行实时比对，达到阈值就会判定为拖鞋，并标注在地图上。  　　

这是追觅全自动扫地机器人S10 Pro的AI视觉辅助避障整个工作流程，这其中不仅要扫地机器人自身有强大的算法、足够的算力做支撑，还需要追觅每家扫地机器人厂商有一套足够精细的避障数据库，这个数据库庞大程度远超想象。  　　

不过，辅助避障仅仅是AI视觉对于扫地机器人能力提升的冰山一角，它更大的价值在于让扫地机器人的机器人属性开始得以体现，当扫地机器人能够进行远程看护，当扫地机器人在床下找到孩子丢失已久的玩具时，这些都是之前扫地机器人无法实现的附加价值。    　　

同样是在这代产品中，追觅自动驾驶系统迎来了第三波大的版本迭代。  　　

改进LDS  　　

2021年2月，追觅扫地机器人L10 Pro发布，不同于第一代扫地机器人的VSLAM定位导航方案，这代产品转向了当时国内主流的激光雷达方案，这样的技术路线后来被一直沿用至今。  　　

激光雷达作为扫地机器人主流定位导航方案普遍优于VSLAM，一个主要原因是，VSLAM方案定位精度在5-10cm之间，而激光雷达做定位导航则可以将精度控制在1cm以内，然而，即便是这1cm的偏差，经过日积月累，同样会出现地图边界点重叠、错位等问题。  　　

为此，2021年，追觅内部着重对导航精度、定位精度两项指标进行过攻坚和优化，经过这轮算法优化，追觅跨越了激光雷达定位导航稳定性的问题。  　　

解决了稳定性问题后，追觅开始思考另一个问题——如何让下一代扫地机器人在建图能力上更进一步。

2022年年初，追觅开始对LDS方案进行进一步优化，这次优化的是位置点计算能力。  　　

在家庭环境中，扫地机器人启动清扫任务后，会先通过激光雷达扫描当前环境，计算扫地机下一个需要到达的路径点，在前往下一个路径点时，通过激光雷达进行定位导航，结构光和AI视觉进行避障，并将障碍物标注在地图内，从而平稳地行驶到第二个路径点，之后的运动过程依次重复这样的工作。  　　

在这个过程中，追觅研发团队发现，扫地机器人出现位置计算错误是一个很常见的问题，这一问题直接导致地图偏移、地图重叠，于是他们想到一个办法——在扫地机器人一边行走一边定位过程中，实时与之前的定位进行比对，出现计算错误时进行实时位置矫正，这也就是S10 Pro中加入的实时地图矫正功能。  　　

实时地图矫正功能的加入，让S10 Pro定位导航系统，或者说是S10 Pro的自动驾驶系统有了自纠错能力，也成为这代产品一个鲜为人知的变化。

给扫地机升升温  　

2022年，多功能基站开始在扫地机器人行业广泛应用，多功能基站让扫地机器人不仅能够清洁地面，还拥有了自清洁能力，再次解放了用户双手，这也是扫地机器人出现的初衷，为扫地机器人进一步普及奠定了基础。  　　

追觅S10 Pro同样是一个带有多功能基站的扫地机器人，能自动洗拖布、自动集尘、自动烘干、自动加注清洁液、自动补水的全能基站，只需轻轻一点，便可让家务隐形、让生活简单。  　　

与此同时，追觅S10 Pro就地面清洁和用户体验上还做了升级：  　　

作为采用双圆盘拖布拖地的扫拖一体机器人，S10 Pro是首个将圆盘拖布做成升降式的产品，据锌产业了解，这款产品通过加入螺旋结构能够将圆盘拖布升起7-8mm，可以实现上地毯、回充回洗的时候都能够自动抬升拖布，避免湿拖布打湿地毯、避免脏拖布对地面造成二次污染。  　　

除此以外，针对扫地机器人长久以来存在的噪音表现不佳的问题，追觅也针对风机结构、风道设计、隔音材料等方面进行了改进，据官方数据显示，这样的优化最终使得追觅比扫地机器人风机主流供应商提供的产品有一定提升。  　　

不过，目前扫地机器人在国内渗透率仍不足10%，整个行业还有待进一步升级。  　　

如果说室内自动驾驶技术让家庭自动清洁走上了一条高速公路，那么，这条路才刚刚开始。