机器人|新知｜让居家“净”在眼前，我国已成全球最大扫地机器人市场交汇点讯随着智能家居概念的

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交汇点讯随着智能家居概念的普及，越来越多的人在挑选家电时偏向智能化产品，而其中，号称“懒人神器”的扫地机器人受到不少人的推崇。近日，中国家电网发布《2021年扫地机器人市场发展白皮书》（下称白皮书）。白皮书指出，随着扫地机器人在中国爆发式增长，我国已成为全球最大的扫地机器人市场。能拖能扫，还能照顾到各种清洁死角——本期《科技周刊·新知》聚焦扫地机器人背后的科技，揭秘小小一个清洁机器人如何解放人们的双手。
家庭“新成员” ，它如何形成清扫地图
很多购买使用过家用扫地机器人的读者应该不陌生，全新的扫地机器人在正式工作前会耗费一定时间来“熟悉”它的“新家”（即购买者家中的大致环境），以此来合理规划清扫路径。
那么，清扫地图究竟是如何形成的呢？南京工业大学电气工程与控制科学学院副教授王莉告诉《科技周刊》采访人员，目前市场上主流扫地机器人主要采用激光测距导航定位规划和视觉定位规划这两种清扫路线规划模式。激光测距导航定位规划模式是指基于激光雷达的SLAM（同步定位与建图），依靠激光测距传感器对房间进行扫描，通过发射激光扫描自身到边界每个点的距离，从而生成数字地图。 “利用这种模式，再结合扫地机器人自身的算法，可以构建房间地图，并实施定位清扫。此外，清扫地图还可以根据室内家具位置的变化实时进行更新。 ”
王莉介绍，视觉定位规划模式也叫VSLAM（基于视觉的同步定位与地图构建）方式，即通过摄像头来探测周围环境。在这种模式中，又可细分为两种方式。其中，一种会在室内建立一个发射信号的模块，扫地机器人通过测算自身跟该信号的偏移角度来确定自己的位置。然后基于单目、鱼眼相机的VSLAM方案，利用多帧图像来估计自身的位姿变化，再通过累计位姿变化来计算距离物体的距离，并进行定位与地图构建。
另一种方式则是先对室内环境进行全屋巡航，同时用摄像头扫描周围的环境，寻找特征位置，即“地标” 。然后依照巡航过程中探测到的实际情况，描绘出家庭的户型图，然后结合红外传感器，利用数字运算和几何、三角法测绘出房间的地图，以此来进行导航。 “在这种模式下，扫地机器人可以根据前后影像中各个地标的位置变化来判断当前的移动路线，并对其所构建的环境进行更新调整。 ”王莉说。
【机器人|新知｜让居家“净”在眼前，我国已成全球最大扫地机器人市场】目前而言，家用机器人躲避障碍物的工作已经比较成熟，提高清扫覆盖率和效率的重要前提就是环境信息的多少，环境信息越充分，规划的效果越好。王莉表示，在位置或者部分位置未知的环境下实现避障需要通过传感器获取周围的环境信息，包括障碍物的尺寸、形状和位置等信息。但是并不是传感器越多越好，不合理的传感器组合不但会增加使用的成本，还会导致传感器之间互相干扰。 “因此，为了在不同的传感器之间进行融合，从而提取出更加符合现实情况的检测数据，提高清扫的覆盖率和效率，设计者通常需要将产品形态、环境适用性等因素考虑在内。 ”
“走出”家门，它还有哪些“工作地”
人工智能技术的不断更新催生了扫地机器人的“升级换代” ，除了居家使用，在江苏省产研院智能制造技术研究所，扫地机器人“3.0”版本“无人清扫车”已经成功应用在高铁站、医院等室内场所。
4月26日，南京王先生的工厂机床生产线刚刚竣工进入大扫除阶段，表面垃圾虽然容易清除，但在地面上留下了很多难以洗掉的污渍。 “我们申请将无人清扫车借来使用，只要在触摸屏上按几下，它就能自动识别环境，规划清扫路线。 ”王先生说，机器人经过特别脏的地方还可以反复清洗，一台机器连续工作5个小时后，基本能清洗完车间地面的顽固污渍，相当于人工一整天的工作量。
“无人清扫车比扫地机器人更智能的地方体现在全自动路径规划功能。 ”江苏省产研院智能制造技术研究所所长骆敏舟告诉《科技周刊》采访人员，清扫车采用激光雷达和视觉算法融合来构建动态地图，在整个机身仅0.5立方米的体积内，集成了多维声波传感器阵列探测、扫描激光雷达系统局域环境地图构建、激光雷达和视觉算法融合技术等多种研究成果。能依据清洗区域的实际情况，自动规划最优路径，行进过程中还能主动避障、安全预警，保障设备和人员安全。此外，清扫车还可以通过语音、触屏、APP等多种友好方式进行人机交互。其配置的大容量锂电池组，清洁续航能力达3-6小时。