掃地機(jī)器人如何避開障礙物

小和

回答數(shù)：1971 2021-06-02 15:03:25

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掃地機(jī)器人五種主流的避障技術(shù)

1、先說3D結(jié)構(gòu)光方案，其原理是采用紅外光源，發(fā)射出來的光經(jīng)過一定的編碼投影在物體上，這些圖案經(jīng)物體表面反射回來時(shí)，隨著物體距離的不同會(huì)發(fā)生不同的形變，圖像傳感器將形變后的圖案拍下來。

隨后，通過計(jì)算拍下來的圖案里的每個(gè)像素的變形量，來得到對(duì)應(yīng)的視差，進(jìn)而得到深度值。不過結(jié)構(gòu)光方案測(cè)距范圍受光斑圖案影響，避障范圍較小。強(qiáng)光環(huán)境下表現(xiàn)差，容易受光線影響。

2、3DTOF算是大家比較熟悉的方案了，它被iPadPro用于實(shí)現(xiàn)AR玩法。它的工作原理是紅外光源發(fā)射高頻光脈沖到物體上，接著接收從物體反射回去的光脈沖，通過探測(cè)光脈沖的飛行（往返）時(shí)間來來計(jì)算被測(cè)物體離相機(jī)的距離。

然而3DToF的劣勢(shì)對(duì)于掃地機(jī)器人而言太過致命——分辨率低，以致于圖像信息不易輔助避障，并不太適合用于掃地機(jī)器人。

3、激光雷達(dá)避障的原理是發(fā)射激光到物體表面，然后接收物體的反射光信號(hào)。而且激光避障的精度、反饋速度、抗干擾能力和有效范圍都要明顯優(yōu)于紅外和超聲波。劣勢(shì)在于單束LIDAR通過旋轉(zhuǎn)可以掃描一個(gè)面的數(shù)據(jù)（LDS），無法完成對(duì)三維世界的感知。

即便是造價(jià)昂貴、不適于掃地機(jī)器人的多束激光組成陣列雷達(dá)，也只可獲得部分范圍內(nèi)的三維地圖。顯然不能僅僅依靠激光雷達(dá)。

4、單目視覺識(shí)別系統(tǒng)的掃地機(jī)器人已經(jīng)十分多見。單目較多單一的照片只具有二維信息，猶如2D電影，并無直接的空間感，只有靠我們自己依靠“物體遮擋、近大遠(yuǎn)小”等生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)X補(bǔ)，故單一的攝像頭獲取到的信息及其有限，并不能直接得到我們想要的效果。

類比到機(jī)器視覺中，單個(gè)攝像頭的圖片信息無法獲取到場(chǎng)景中每個(gè)物體與鏡頭的距離關(guān)系，即缺少第三個(gè)維度?，F(xiàn)實(shí)生活中的場(chǎng)景極度復(fù)雜，單個(gè)攝像頭發(fā)生視覺誤算的概率非常大，可能會(huì)計(jì)算錯(cuò)物體的實(shí)際距離。單目產(chǎn)品缺乏立體視覺，無法獲得第三個(gè)維度的信息，也就是景深信息。

所以搭載單個(gè)攝像頭的掃地機(jī)把所有物體都識(shí)別成二維物體，并不是三維立體，它只能對(duì)預(yù)先訓(xùn)練好的物體進(jìn)行估算，但實(shí)際家庭環(huán)境千差萬別，不可能對(duì)所有會(huì)造成卡困物體都進(jìn)行訓(xùn)練。所以相比較單目掃地機(jī)器人，我們更需要雙目掃地機(jī)器人的出現(xiàn)。

5、雙目

雙目技術(shù)原理

石頭科技近期推出的石頭掃地機(jī)器人T7Pro采用的是LDS＋雙目方案，將以上五種方案之中的兩種結(jié)合在一起。單說視覺部分，與單目相比，它的優(yōu)勢(shì)在于能夠避障未識(shí)別過的物體，可以還原物體的景深信息。更好地采集的環(huán)境信息（測(cè)距避開通用障礙物，單目無此特性）。

而且結(jié)合AI物體識(shí)別算法，還能精準(zhǔn)獲取的障礙物屬性信息，以此實(shí)現(xiàn)掃地機(jī)的主動(dòng)智能避障，對(duì)不同障礙物采用不同的避障策略，評(píng)估避讓距離，以兼顧清掃覆蓋度和避障成功率。目前石頭掃地機(jī)器人T7Pro已經(jīng)支持體重秤、風(fēng)扇／吧臺(tái)椅底座、鞋子、插線板、線團(tuán)、“粑粑”等6類物體。