方寸之間,騰轉(zhuǎn)自如,這或許是人們對(duì)掃地機(jī)器人避障功能的理想期待。
誰(shuí)才是掃地機(jī)器人的“最優(yōu)解”?
評(píng)判一款掃地機(jī)器人好用與否,避障表現(xiàn)無(wú)疑是核心因素。一款能夠準(zhǔn)確有效規(guī)避家居、行人、動(dòng)物的產(chǎn)品,不僅能夠保障產(chǎn)品的安全性,也能有效提升清掃效率和清潔效果。然而從市場(chǎng)調(diào)查來(lái)看,目前市面上大多數(shù)產(chǎn)品的避障表現(xiàn)并不理想,究其原因,在于它們采用的避障技術(shù)各有差異。
目前幾種比較主流的掃地機(jī)器人避障技術(shù)主要有機(jī)械避障、視覺(jué)避障、激光雷達(dá)避障、3D ToF避障、紅外光源避障等。
機(jī)械避障:早期掃地機(jī)器人使用的主流避障技術(shù),目前只應(yīng)用于低端產(chǎn)品,優(yōu)點(diǎn)是成本低、原理簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是掃地機(jī)器人不停碰撞障礙物,不僅效率低,準(zhǔn)確度低,同時(shí)容易損壞家居。
紅外光源避障:通過(guò)發(fā)射紅外線、接受反射的光線、用三角測(cè)距的原理判斷和障礙物之間的距離。優(yōu)點(diǎn)是成本低、容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是精度不高,對(duì)深色可吸收紅外線的物體比較敏感,影響準(zhǔn)確度。
激光雷達(dá)避障:目前最為主流的技術(shù)方案,通過(guò)激光雷達(dá)發(fā)射和接受反射信號(hào),判斷與障礙物的距離,優(yōu)點(diǎn)是延遲低,效果穩(wěn)定,準(zhǔn)確度高,成本也較低,缺點(diǎn)是受限于激光雷達(dá)布局,有探測(cè)盲區(qū),容易對(duì)低矮障礙物產(chǎn)生誤判,且無(wú)法規(guī)避玻璃等高反物體,同時(shí)激光雷達(dá)無(wú)法識(shí)別語(yǔ)義的天然缺陷,也導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能避障。
3D ToF避障:發(fā)射激光到物體后計(jì)算反射時(shí)間,從而根據(jù)不同時(shí)間計(jì)算可以獲得物體的形狀深度,從而實(shí)現(xiàn)避障功能。優(yōu)點(diǎn)是識(shí)別的距離遠(yuǎn),不易受環(huán)境影響,缺點(diǎn)是成本高,識(shí)別分辨率比較低。
視覺(jué)避障:分為雙目和單目,雙目效果優(yōu)于單目。目前部署量也相對(duì)較多,通過(guò)攝像頭機(jī)器人能夠像人眼一樣對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別,并利用算法實(shí)現(xiàn)避障,優(yōu)點(diǎn)是能夠根據(jù)識(shí)別到的不同障礙物信息,做出策略化的避障動(dòng)作,如不同規(guī)避距離,且成本較低,不過(guò)缺點(diǎn)不僅算力要求高,精度和穩(wěn)定性也較差,同時(shí)易受光線影響。
總的來(lái)說(shuō),激光雷達(dá)避障仍是現(xiàn)有的主流方案,但從技術(shù)發(fā)展?jié)摿?lái)看,視覺(jué)避障無(wú)疑代表著未來(lái)的主流方向,能夠看到,市面上的視覺(jué)技術(shù)正越來(lái)越豐富,成熟度也越來(lái)越高,視覺(jué)技術(shù)的缺陷已不再是無(wú)法解決的難題。
騰轉(zhuǎn)自如,正成為現(xiàn)實(shí)
作為行業(yè)領(lǐng)先的AI技術(shù)供應(yīng)商,INDEMIND憑借在機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)研發(fā)的多年積累,針對(duì)性解決了視覺(jué)算力高、精度低、易受光線影響等多個(gè)問(wèn)題,并通過(guò)對(duì)自身技術(shù)接軌融合推出了一款純視覺(jué)的家用機(jī)器人導(dǎo)航避障決策交互ALL IN ONE解決方案「家用機(jī)器人AI Kit」,在避障方面,已能夠?qū)崿F(xiàn)低矮障礙物避障、高透障礙物避障,智能語(yǔ)義避障等。
為了解決算力問(wèn)題,INDEMIND在算法上實(shí)現(xiàn)了VSLAM和深度學(xué)習(xí)模型輕量化,配合硬件采用的CPU(NEON)、GPU、NPU算法加速技術(shù),有效降低了平臺(tái)的計(jì)算壓力,目前已能夠在幾美金的計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行建圖、導(dǎo)航、避障等任務(wù)邏輯。
在實(shí)際運(yùn)行中,基于INDEMIND研發(fā)訓(xùn)練的物體識(shí)別卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,可以準(zhǔn)確識(shí)別家用場(chǎng)景中的低矮障礙物(例如:動(dòng)物糞便、拖鞋、鑰匙串、線材、地插等)、透明玻璃容器類障礙物、動(dòng)態(tài)障礙物(人、寵物)等等,避免掃地機(jī)拖行障礙物或障礙物致使機(jī)器人被困。同時(shí)智能避障可結(jié)合物體識(shí)別信息根據(jù)物體分類進(jìn)行避障,可以有效避開動(dòng)物糞便、拖鞋等特定障礙物,識(shí)別策略可配置,目前精度可達(dá)1%,最小尺寸1cm。
INDEMIND家用機(jī)器人AI Kit【低矮障礙物避障】
INDEMIND家用機(jī)器人AI Kit【透明物體避障】
為了應(yīng)對(duì)光線適應(yīng)問(wèn)題,INDEMIND開發(fā)了一套系統(tǒng)化環(huán)境補(bǔ)光策略,包含主動(dòng)式環(huán)境補(bǔ)光配置和光照變化條件下的建圖策略,在實(shí)際表現(xiàn)中,面對(duì)強(qiáng)光直射、無(wú)光源、昏暗等特殊光照環(huán)境均能無(wú)差異工作,滿足全天候作業(yè)要求。
INDEMIND家用機(jī)器人AI Kit【黑暗環(huán)境避障】
此外,作為一款A(yù)LL IN ONE的機(jī)器人解決方案,「家用機(jī)器人AI Kit」可實(shí)現(xiàn)家用機(jī)器人導(dǎo)航定位、智能避障、路徑規(guī)劃、決策交互等各種核心功能的同時(shí),在智能化方面也具有獨(dú)有優(yōu)勢(shì)?;诹Ⅲw視覺(jué)技術(shù)構(gòu)建的高精度三維語(yǔ)義地圖能使機(jī)器人在語(yǔ)義層次上理解環(huán)境信息,結(jié)合決策交互引擎技術(shù),機(jī)器人能夠模仿人類大腦對(duì)環(huán)境理解的方式,進(jìn)行策略處理,顯著提升機(jī)器人的“智商”水平,如在交互表現(xiàn)上,可通過(guò)語(yǔ)音、手勢(shì)、動(dòng)作等自然語(yǔ)言指令,命令機(jī)器人進(jìn)行安全、搜尋、跟隨、自主尋路、定向清掃等多種智能邏輯。以定向清掃為例,發(fā)布語(yǔ)音命令:“清掃一下臥室”可被識(shí)別為針對(duì)地圖上識(shí)別到的臥室區(qū)域進(jìn)行一次規(guī)劃清掃。目前,INDEMIND已和國(guó)內(nèi)多家掃地機(jī)器人廠商達(dá)成合作。
方寸之間,騰轉(zhuǎn)自如,對(duì)于掃地機(jī)器人而言,已不再是幻想。
審核編輯 黃宇
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機(jī)器人
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