百平世界裡的自動駕駛

作者 | 金旺

出品 | 鋅産業

自動駕駛技術的躍遷，正在重塑着城市道路新秩序。

這其中既包括特斯拉、蔚小理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更新。

實際上，被自動駕駛技術颠覆的遠不止汽車産業。在千萬家庭的百平世界裡，掃地機器人的湧入，正在改變着家庭道路環境。

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24個傳感器與家庭自動駕駛系統

一個100㎡的家庭環境會有什麼？

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㎡這個小世界裡，自動駕駛的複雜度并不低，早期掃地機器人使用者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，隻能等到主人下班回家後進行“救援”。

這是因為主流掃地機器人采用的雷射雷達普遍居于掃地機器人頂部，僅僅依靠頂部的雷射雷達無法識别到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沖突。

家中有小孩兒或寵物是不少家庭的常态，在這類家庭中，早期掃地機器人使用者會發現，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，動态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，如何将這些運動物體遮擋與桌椅闆凳等環境中的靜态物體遮擋區分開來，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，整個行業經曆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正式釋出，官方資料顯示，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産品。

為了适應複雜的家庭道路環境，追覓S10 Pro配備傳感器多達24個，除了用于正常定位導航的雷射雷達、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，用于識别地毯的超音波傳感器，用于防跌落的懸崖傳感器……，這些傳感器建構了一個複雜的自動駕駛系統。

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

這樣的AI識别工作原理看似簡單，背後實則潛藏着龐大的工作量。

例如，想讓掃地機器人在家庭環境中識别出拖鞋，就需要将市面上常見的各類拖鞋都買回來，然後擺放在不同位置進行拍照，接着通過大量的實景圖檔訓練掃地機器人的用于實景識别的AI模型，模型訓練完成後會被放到掃地機器人的避障資料庫中。

在實際家庭環境中，掃地機器人遇到障礙物後會與避障資料庫中資料進行實時比對，達到門檻值就會判定為拖鞋，并标注在地圖上。

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，其中不僅需要掃地機器人自身擁有強大的算法、足夠的算力做支撐，還需要追覓有一套足夠精細的避障資料庫，這個資料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展現，通過掃地機器人通過AI視覺進行遠端看護，通過掃地機器人在床下找到孩子丢失已久的玩具，這些都是之前掃地機器人無法實作的附加價值。

同樣是在這代産品中，追覓自動駕駛系統迎來了第三波大的版本疊代。

02

改進LDS

2021年2月，追覓掃地機器人L10 Pro釋出，不同于第一代掃地機器人使用的VSLAM定位導航方案，這代産品轉向了當時國内主流的雷射雷達方案，這樣的技術路線後來被一直沿用至今。

雷射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，而雷射雷達做定位導航則可以将精度控制在1cm以内，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，追覓内部着重對導航精度、定位精度兩項名額進行過攻堅和優化，經過這輪算法優化，追覓跨越了雷射雷達定位導航穩定性的問題。

解決了穩定性問題後，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後，會先通過雷射雷達掃描目前環境，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，通過雷射雷達進行定位導航，結構光和AI視覺進行避障，并将障礙物标注在地圖内，進而平穩地行駛到第二個路徑點，之後的運動過程依次重複這樣的工作。

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，這一問題直接導緻地圖偏移、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，也成為這代産品一個鮮為人知的變化。

03

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，再次解放了使用者雙手，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、自動烘幹、自動加注清潔液、自動補水的全能基站，隻需輕輕一點，便可讓家務隐形、讓生活簡單。

與此同時，追覓S10 Pro就地面清潔和使用者體驗上還做了更新：

作為采用雙圓盤拖布拖地的掃拖一體機器人，S10 Pro是首個将圓盤拖布做成升降式的産品，據鋅産業了解，這款産品通過加入螺旋結構能夠将圓盤拖布升起7-8mm，可以實作上地毯、回充回洗的時候都能夠自動擡升拖布，避免濕拖布打濕地毯、避免髒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，據官方資料顯示，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産品有一定提升。

不過，目前掃地機器人在國内滲透率仍不足10%，整個行業還有待進一步更新。

如果說室内自動駕駛技術讓家庭自動清潔走上了一條高速公路，那麼，這條路才剛剛開始。