激光導(dǎo)航技術(shù)

　　激光導(dǎo)航脫胎于早期的基于測(cè)距的定位方法(如超聲和紅外)，激光測(cè)距向特定方向發(fā)射光束，光線反彈后被接收器捕獲，可以通過(guò)時(shí)間計(jì)算自己和物體的距離。激光導(dǎo)航通過(guò)激光傳感器獲取環(huán)境信息，并測(cè)量機(jī)器與障礙物的距離，經(jīng)過(guò)算法處理，構(gòu)建二維地圖，實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航。

　　激光導(dǎo)航具體的工作原理是通過(guò)激光雷達(dá)采集的環(huán)境信息呈現(xiàn)出一系列分散、角度準(zhǔn)確、距離信息的點(diǎn)，稱為點(diǎn)云。激光導(dǎo)航通過(guò)匹配和比較不同時(shí)刻的兩片點(diǎn)云，計(jì)算出機(jī)器相對(duì)運(yùn)動(dòng)的距離和姿勢(shì)的改變，從而完成自身定位。相對(duì)簡(jiǎn)單的原理以及激光傳感器的特性使它具備高效率、高精度，同時(shí)不易受干擾的優(yōu)勢(shì)。

　　視覺導(dǎo)航技術(shù)

　　視覺導(dǎo)航，顧名思義，即通過(guò)視覺傳感器采集環(huán)境信息，根據(jù)特征點(diǎn)或標(biāo)志物進(jìn)行建圖，實(shí)現(xiàn)自主定位導(dǎo)航。

　　研究表明，人類獲取的環(huán)境信息量75%來(lái)自視覺，而雙目視覺在結(jié)構(gòu)上模仿人類視覺，利用雙目視差，實(shí)現(xiàn)深度測(cè)距。在工作原理上，雙目視覺可以從環(huán)境中獲取海量的、富于冗余的紋理信息，擁有強(qiáng)大的場(chǎng)景辨識(shí)能力，這為機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能決策提供了先決條件。通過(guò)雙目采集的二維環(huán)境信息利用立體視覺技術(shù)可生成具有深度信息的三維地圖，能夠解算出區(qū)域內(nèi)障礙物的距離、體積以及屬性信息，從而實(shí)現(xiàn)定位、導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、避障等功能。

　　同時(shí)，結(jié)合語(yǔ)義識(shí)別，雙目視覺可以更好地理解房屋布局、空間結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能交互，如目標(biāo)跟蹤、執(zhí)行特定指令等。

　　兩者各有優(yōu)劣

　　從可預(yù)見的未來(lái)看，用戶對(duì)于智能化需求的提升一直保持著十分高的期望，這也為下一代掃地機(jī)器人指明了方向。而機(jī)器人要模擬人類大腦的“思維導(dǎo)圖“，學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，智能決策則是關(guān)鍵。

　　而激光導(dǎo)航受限于傳感器屬性，點(diǎn)云無(wú)法區(qū)別紋理信息，不具備場(chǎng)景辨識(shí)能力，因此在智能決策和智能交互方面無(wú)法提供有效支持，智能拓展性不足。同時(shí)，由于布局限制對(duì)低矮障礙物容易產(chǎn)生探測(cè)盲區(qū)，在實(shí)際表現(xiàn)中，時(shí)常出現(xiàn)避障失效、誤觸、反應(yīng)遲鈍等問(wèn)題。

　　視覺導(dǎo)航的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理量巨大，在算法和硬件無(wú)法給予足夠支持時(shí)，會(huì)產(chǎn)生測(cè)距誤差，精準(zhǔn)度下降等問(wèn)題，因此市面上的大部分視覺方案精度和穩(wěn)定性都較差。此外，由于技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較高，研發(fā)成本和周期都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它方案。

　　由于兩者都有一定的局限性，行業(yè)頭部廠商另辟蹊徑，推出了采用融合策略的方式的掃地機(jī)器人產(chǎn)品，如采用“激光導(dǎo)航+雙目攝像頭”的石頭T7Pro，和采用“激光導(dǎo)航+ToF”方案的科沃斯T8，融合視覺傳感器彌補(bǔ)了避障功能上的缺失，實(shí)際表現(xiàn)明顯提升，不過(guò)這類方案缺點(diǎn)也很明顯，模組傳感器復(fù)雜繁多，集成難度大，同時(shí)成本非常高。

　　視覺技術(shù)迅速發(fā)展，視覺導(dǎo)航正走向成熟

　　作為一家一直專注于計(jì)算機(jī)視覺研發(fā)的AI技術(shù)公司，INDEMIND在視覺導(dǎo)航上積累了大量的專利技術(shù)、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及海量的數(shù)據(jù)，在2020年，便專門面向掃地機(jī)器人推出了雙目視覺導(dǎo)航方案，并和多家頭部廠商達(dá)成合作。

　　INDEMIND雙目視覺導(dǎo)航方案以雙目立體視覺為核心，將導(dǎo)航定位、智能避障、家居識(shí)別、智能交互等算法高度集成，能夠大大降低成本和開發(fā)難度。在應(yīng)用表現(xiàn)上，該方案提供0.05-1.5m范圍內(nèi)誤差小于1%的深度計(jì)算，能夠構(gòu)建三維空間地圖，立體識(shí)別十幾種大類家居用品，物體識(shí)別精度<2cm，并能根據(jù)不同障礙物信息，如鞋、襪子、電線、寵物糞便，實(shí)現(xiàn)策略性避障。需要提到的是，該方案的導(dǎo)航精度實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定位精度<1%，姿態(tài)精度<1°，已達(dá)到激光方案同等水平。

　　此外，得益于視覺技術(shù)的天然優(yōu)勢(shì)，掃地機(jī)器人可配合目標(biāo)指令，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤、指定區(qū)域清掃等多種交互需求，同時(shí)方案兼具智能拓展，通過(guò)配置業(yè)務(wù)邏輯，能夠?qū)崿F(xiàn)更多定制化需求，如智能看護(hù)、安防等。