技術分析：哪種掃地機器人好用會認路還不亂跑

2024-10-08 08:49:10

  掃地機器人作為懶人利器，能夠幫助解決地面清潔工作；隨著生活水平的提高，越來越多的家庭都紛紛入手掃地機器人。而目前市面上掃地機器人的品牌眾多價格也是不等，便宜的幾百塊貴的上萬。那麼，如何選購一臺掃地機器人對消費者來說則是一件頭疼的事，再加上各家廠商天花亂墜的宣傳更是讓用戶迷惑。

  對於消費者而言，選購掃地機器人第一需求則是掃的乾淨掃得快，掃的乾淨主要取決於清掃系統的設計和吸塵風機的功率，而清掃效率最有力的的保障則是掃地機器人擁有一套非常智能的路徑規划算法。常見的掃地機器人算法大致分為兩種：隨機覆蓋法和路徑規劃式清掃。

隨機覆蓋法

  隨機覆蓋法，有人也稱為隨機碰撞式導航，但這並非是指機器人真正與環境中的物體產生碰撞，也非毫無章法的在地板上隨機移動，換言之在工程操作中「隨機」也是一個難以達到要求，隨機覆蓋法是指機器人根據一定的移動算法，如三角形、五邊形軌跡嘗試性的覆蓋作業區，如果遇到障礙，則執行對應的轉向函數。這種方法是一種以時間換空間的低成本策略，如不計時間可以達到 100%覆蓋率。

  從市場反饋來看，隨機式掃地機器人給人的感覺就是在房間內亂跑亂掃，往往不能夠全覆蓋式打掃房間，經常出現在某個地方反覆掃、漏掃的情況，沒電回充也是完全靠運氣。隨機覆蓋法不用定位、也沒有環境地圖，也無法對路徑進行規劃，所以其移動路徑基本依賴於內置的算法，算法的優劣也決定了其清掃質量與效率的高低。常見的隨機式掃地機器人系統內部都會預設多種清掃模式根據一定的算法隨機切換清掃模式，清掃效果完全靠清掃時間來堆砌。

  隨機式清掃算法的機器人比較有代表的則是iRobot Roomba 3-8系列，售價均價也在4000元以上，還是比較貴的。

路徑規劃式清掃

  規劃式掃地機器人導航需要建立起環境地圖並進行定位，定位-構圖-規劃-清掃四個環節一個都不能缺少。掃地機器人利用導航定位系統記住起點和清掃路徑的坐標，構建環境地圖，同時計算規劃清掃線路，最終結合自身的算法進行清掃確保不跑偏。

  如果沒有定位，構建的地圖一定不準確，地圖不準確規劃效率就低，效率太低那還不如直接買隨機式掃地機器人。所以定位技術才是規劃式掃地機器人的關鍵，而常見的掃地機器人定位類型也分為三種：慣性導航、視覺導航和雷射導航系統。

  慣性導航：慣性傳感器使用陀螺儀和加速度計得到機器人的角加速度和線加速度信息，通過積分獲得機器人的位置信息。但是其精度也要受陀螺儀漂移、標定誤差、敏感度等問題影響，但有一個缺點：有累積誤差，隨著行駛時間、距離的不斷增加，誤差也不斷增大。因此相對定位法不適合於長時間、長距離的精確定位。可以把這種算法想像成盲人摸象，盲人也可以按自己的感覺做出走出直線、旋轉180度的動作，看起來也是弓字形行走，但如果頻繁轉向、頻繁碰撞，會越來越無法保持正確的行走方向。

  得益於研發成本低，慣性導航是目前市面上掃地機器人最為廣泛使用的一種定位方法，國內比較有代表的品牌就屬科沃斯了，售價均在2000元左右，相比於隨機式清掃的irobot的4000多元來說還是比較良心的。

  視覺導航：從技術層面來說這項技術叫做vSLAM，其原理是在掃地機器人身上裝了一個攝像頭，攝像頭通過vSLAM算法拾取和記錄沙發中的大量特徵點（尤其是物體的邊角），並在運動過程中不斷追蹤這些特徵點，同時不斷檢測新的特徵點，由此建立一個環境地圖。但最大特點是該技術受光照條件影響大，高動態環境精度下降，對場景複雜度要求高。往往為了定位自己當前的位置，必須要結合其他測距傳感器，諸如陀螺儀、慣性導航設備等。由於是依靠攝像頭來完成定位，所以在光線過強或者無光的室內使用，會直接使掃地機器人迷惑，找不著東南西北，這是目前還沒有好的解決方案。

  雖然聽起來挺高大上的，但基於該技術的定位方法，實際使用中一般都會有清掃不乾淨地面碎屑的缺陷，不過介於成本過高，該定位技術的掃地機器人售價都非常高，此前iRobot 推出的Roomba 980和Dyson 推出的360 Eye售價均在6000元左右，對於普通家庭來說是所消費不起的。

  雷射導航：通過雷射測距傳感器對房間進行掃描，快速獲取距離信息；當雷射投射到障礙物上時，會形成光斑，同時圖像傳感器會根據光斑的像素序號來計算到雷射測距傳感器的中心距離。結合掃地機器人自身的算法，構建房間地圖，並實時定位清掃。目前，雷射導航是最為實用和效果優秀的系統。

  使用該技術的掃地機器人具代表性的就是小米米家掃地機器人，小米米家掃地機器人機身遍布了包含LDS雷射測距等12種傳感器，能夠精準探測室內空間，準確定位。得益於每種傳感器的作用，在沿牆清掃能力、越障能力和懸崖探測小米米家掃地機器人都有著非常好的表現。

  當然，硬體再厲害如果算法一般那麼這個掃地機器人多半是浪費了。石頭科技作為小米米家掃地機器人的研發商，其研發一套SLAM 算法，各類傳感器在收集數據後交給這套算法，掃地機器人根據地圖劃分區域和規劃清掃路徑，最終形成先沿邊後 Z 字形的清掃路徑，逐一完成分區清掃任務，不論是清掃效果還是地面清掃覆蓋率都是非常好的，清掃效率也是非常高的。

  作為小米生態鏈產品，小米米家掃地機器人也走了小米的一貫路線，東西好用性價比高。小米米家掃地機器人的售價為1699元，還是非常便宜的，可以說是物超所值。

總結：

  掃地機器人買回家的目的就是會認路、掃得快、掃的乾淨，雖然在路徑規劃上解決方案有很多，但其精髓並不是硬體有多厲害，重在其定位系統和算法。根據清掃效果和清掃覆蓋率來排序：雷射導航＞視覺導航＞慣性導航＞隨機清掃，各家算法的不同，會直接影響清掃效果和效率，不過隨著科技不斷發展，這些問題都會出現新的解決或者替代方法，同時機器人應用領域還將不斷擴大，機器人工作環境會更複雜，掃地機器人路徑規劃這一課題領域還將不斷深入。

如果你家裡已經有掃地機器人，但覺得不夠智能掃的不乾淨亂跑正準備換；或者沒有正準備入手，那麼建議你選購小米米家掃地機器人，1699元對於普通家庭來說也是負擔得起的。除此之外，小米米家掃地機器人無論是外觀設計，還是好用程度上，在國內外都享有非常好的口碑評價，不信的話可以搜搜看。