【基础知识】扫地机器人如何聪明地干活? | iRobot解读智慧家庭的正确打开方式

122 0

如今的“智能家居”,已经做到了帮你从繁琐的家务事中解脱出来,但这还没达到真正意义上的智能。

反而是智能设备越来越多,越来越杂,甚至脱离不了人为手动操作...制约着智慧家庭的演进。一份埃森哲研究报告显示,24%受访者嫌弃智能设备太复杂,33%购买时会重点考虑操作简易性。

而iRobot技术副总裁Chris Jones在今年世界机器人大会直言,“智慧家庭,本质上就是一个大机器人。”iRobot在做智能机器人的时候意识到,机器人与智慧家庭的一些原则和技术类似。

如果你了解这家公司,就不难理解他为什么这么说。iRobot进入大众视线,源自于扫地机器人,2002年推出的世界上第一台扫地机器人轰动一时。然而在此之前的十余年,iRobot已经从事研发各型专用机器人(军用、警用、救难、侦测)——在它脍炙人口的历史大事记当中,iRobot机器人曾跑到“911攻击事件”的废墟里参与搜救工作,曾深入墨西哥湾油渍探测,也曾前往阿富汗战场进行扫雷及侦测敌方的行动,还曾考察埃及古金字塔......

尽管多年手握多条机器人业务线,但iRobot奉行术业有专攻,于是毅然决定将所有精力和资源都投入家用机器人这一个领域,以惠及大众生活。

iRobot技术副总裁Chris Jones

机器人要有“好奇心”

家居环境对于扫地机器人而言,那简直像一个森林,如果迷路就会被人类视为“太蠢”!所以它们起码得学会为自己导航、绕过障碍物、高效清洁。这是我们已知的部分。

而我们或许不知道,机器人还得很聪明。譬如,iRobot的扫地机器人可以发现家里的污垢,地图显示一些打叉的区域,就是污垢集中区,扫地机器人自动识别这些部分之后,会花更多的时间和力气反复清扫,就像人的行为一样。

我们或许更想弄清楚,它们到底还能表现得多聪明。在此之前,我们先得认识一下机器人如何工作,以及智慧家庭如何体现智慧。

关于机器人如何工作,Chris Jones的解读是:首先有感知,其次有行动,再就是会思考。

1、感知能力,可以理解周围的物理环境。譬如,iRobot的Roomba扫地机器人有很多传感器,碰到诸如“探测到障碍物的时候”、“碰到下坡要掉下去的时候”这些突发状况之前自己会预知。

2、行动能力。譬如,Roomba扫地机器人可以一边移动,一边根据它的任务和周围的环境调整轨迹,像是遇到墙边就会紧贴着墙边清扫。

3、思考能力。机器人考虑到所获信息和感知信息,然后跟它所要完成的任务结合起来,进行思考以后再采取行动。譬如Roomba 9,在清洁很大的房间时,如果电量快耗尽了,但清扫任务还没有完成,这个时候它就要问自己怎么回到充电的地方,心里会有一个地图,根据地图从所在的位置到回到充电的位置,然后执行这样一条路线,充电结束后,再返回之前的地方继续清扫。

除了“好奇心”,还要“会动脑”

从机器人工作模式,可以延伸到智慧家庭的打开方式。

一个智慧家庭之本,首先必须能够感知周围的环境,兼并足够的互联感应器,比如温度感应器、泄漏感应器、窗户感应器、IP摄像头等等,其次当然不能缺设备,这些目前市面上都已经实现。

问题就出在,智慧家庭不会真正地思考,它们是反应式的,仅仅把感应器和另外一个设备一一连接起来而已。

“理想中的智慧家庭,应该可以自主工作,通过感知居住者的需求来执行各种任务,此类智慧家庭建立在各种互联互通的机器人、传感器和智能设备之上,可以无缝响应人们的日常生活需求,创造出前所未有的舒适、便捷和安全的家居环境。”Chris Jones畅想。

具体而言,智慧家庭需要把所有的智能设备关联起来,进行宏观的思考和安排,就像在一个物理世界当中运行的机器人一样,必须能够提供一种你所希望的、为你而定制的、某个特定时段你所需要的一种服务。所以,智慧家庭如果要真正智慧的话,必须要学会“动脑子”。

 

图左是机器人正在吸尘,图右是机器人构建家庭地图

如何思考?没有对物理空间环境的理解,智慧家庭中的智能设备就无法确定它们在空间上的关联性,从而无法以相互协调的方式自主运行,也就显得不够聪明。例如,你希望家中的运动传感器能够自动触发相关的灯具,那么这些运动传感器首先需要理解在各自的感知范围内,哪些灯具处于同一个连续空间。如果没有这种对空间的理解,消费者只有通过对设备之间的交互关系进行手动编程,才能实现期望的功能和效果。而当用户需要手动操作和管理数以百计的设备时,其可用性及可扩展性就无从谈起。

Chris Jones认为,机器人正是构造这种空间关联性的一个平台,因为它们能通过在室内的走动来创建家庭地图,并对其不断更新。更重要的是,机器人已经先行走入了当今的智慧家庭,这一重要基础,将有助于机器人在未来的智慧家庭中扮演更加独特和重要的角色。

这也是智能家居、人工智能之本——数据来源。譬如,今天iRobot的一些扫地机器人可以一边清扫,一边构建家庭地图,一边识别家庭里其它智能设备。如果使用者授权进行云连接,iRobot也可以把这些地图经过简化发到他手机App上,清扫结果一目了然。未来,这些收集的数据在获得使用者明确的授权后,也可以反馈给他家中其它的智能设备,完成设备互联。

之所以多次提到使用者授权,是为了强调数据的安全性。Chris Jones强调,机器人采集的数据只会存在于机器人本身,不会直接同步连接到云端,除非经过消费者授权上传,以追求更丰富的用户体验。

采访中iRobot技术副总裁Chris Jones、iRobot销售兼市场副总裁兼中国区总经理张莉详细解读了机器人的“智能”特性,以下为采访实录(经编辑):

问:智慧家庭环境里,您如何定义一个智能的扫地机器人?

张莉:iRobot产品从开发一直到推向市场上,都是基于对消费者的研究和了解,对iRobot来说怎么定义一个智能的扫地机器人呢?必须有三点做得好,清洁、聪明、简单。

1、它要足够聪明。家居环境不像一个广场、一个会议室那样空旷,而是很复杂的,有桌子、椅子、沙发、电线、犄角旮旯,此时要求扫地机器人足够聪明、像人一样反应,针对不同的情况提前反应并迅速做出决策。

所以它需要全套的感官(传感器)和聪明的大脑(复杂的算法)来模拟人的高智商行为。

我们想象一下,有时候人们自己在家清扫地面的时候,特别脏的地方扫一遍可能觉得不够干净,就再扫一遍,一直到他感官感受到干净了,才扫其他地方。机器人也一样,要给它感官上的理解,才能做到智能化的清扫。

iRobot全系Roomba系列扫地机器人就是这样“聪明”的机器人:当感知到强力污垢时,Roomba的Dirt Detect™(污垢探测模式)会对该区域进行重点清洁;当感测到聚集在墙壁边缘和角落的灰尘时,Roomba会自动切换至边角清洁模式;在清洁狭窄区域时,Roomba会切换至脱困模式;在碰到线缆或地毯流苏时,Roomba则会切换至防缠绕模式。

 

iRobot Roomba 9系扫地机器人免缠绕清洁双主刷

iRobot边角清洁模式

这一切归功于Roomba搭载iAdapt® 情景规划算法的多重模式自动智能切换技术,每秒可以做出超过60次决策,以适应不断变化的家居环境。

2、它要扫得足够干净。干净首先意味着要没有清洁死角——iRobot扫地机器人轻薄的设计确保它可以钻到家居下方清扫,遇到障碍物会尝试轻轻触碰,看看是否可以越过障碍物进行清扫。比如不会被垂落在床边的床单、被褥、窗帘迷惑 ,能够识破这些“障眼法”。

另外一个干净体现在清洁效率上。iRobot的Roomba 8系和9系扫地机器人配备革命性的三重高效清洁系统,经过专门设计,包括独特的旋转边刷、可反向旋转的两个清洁主刷、以及强劲的真空吸污能力,可以搅动、扫入并清除大多数类型地板上的污垢。边刷可以将碎屑从墙壁边缘和角落扫入机器人的清洁路径,可反向旋转的两个清洁主刷,可以搅动地板上的碎屑并将其扫起,以便强劲的真空吸尘装置将它直接吸入集尘盒。这一整套突破性清洁技术具有巧妙的“浮动”设计,可以灵活进行自身调节,保持与各种地面的紧密接触,确保机器人在家中行走时具备出色的清洁能力。

3、它用起来要足够简单。一个能称得上智能的机器人,使用起来一定要非常容易,消费者不需要做很多工作。比如iRobot,我们不需要用户把家具挪一挪、沙发搬一般,让它清扫的时候障碍少一些,这很麻烦。另一个简单的地方是“免维护”的特点。Roomba 8系和9系扫地机器人采用的是有胎纹的胶棒材质的双主刷,具有免缠绕毛发的特点,从而免了让很多消费者最头痛的后续清理维护的工作。

还有一个简单的特点是,iRobot今年5月全新推出的具备智能互联功能的Roomba扫地机器人,配备有支持安卓及iOS系统的iRobot HOME应用程序,可以直接在智能手机上控制扫地机器人。

问:iRobot机器人分成扫地机器人系列和擦地机器人系列,可能市场上很多产品这两个功能是合二为一的,您怎么看待扫擦分离这个问题?

Chris Jones:现在市场的确很多扫擦二合一的产品,然而以iRobot将近30多年的研发经验而谈,扫擦二合一,就不得不在某些功能上打折扣,肯定一些功能会出现短版,需要牺牲一些功能才能把两者整合起来。如果想既扫又拖,地面肯定是湿的,地面湿灰尘就会粘在上面,吸尘的效果肯定要差一些,拖地拖得也不痛快。

还有一个很好的例子,有时候家里面空间不是那么大,可能你并不需要机器人太高的型号,如果是二合一的话,意味着体积上一定要有折中,集尘的垃圾箱肯定不能太大,喷水的小水箱也不能太大,这样让机器人在两种功能上都发挥不到极致,都存在一定的短版。

这不是iRobot对于产品设计的理念,要想把好的用户体验传达给使用者,你要在单一任务上做到极致,确保它把这个价值链完整地诠释和体现。

问:现在vSLAM技术(基于视觉信息的移动机器人同步地图创建与定位)比较火,iRobot这方面运算技术极具优势,请问您如何看待路径规划方面技术的发展趋势?

Chris Jones:在整个导航系统当中,我们常规的理解核心是摄像头,摄像头视觉信息的采集是导航的核心,但是我们的产品独特之处不单纯是视觉导航这一个部件,是整个系统所有传感器协同工作、互相协同的综合性的工作状态,才使得它有更智能的行动模式的选择。比如说iRobot9系扫地机器人轮子里设置了轮胎里程计,这个传感器可以配合着其他的传感器进行智能路线的选择。所有这一切帮助机器人更智能地识别目前所处状态,这些都体现了iRobot产品的智能。

进一步角度来讲,把视觉摄像头比喻成眼睛,如果被遮盖住、身处暗处,机器人在其他传感器的配合下也不会迷失方向,也可以很好地进行路线选择,高效地进行清洁工作。

生活中还会经常出现“机器人被绑架”的情况。比如它工作过程中,被人为地拿起来放到另外一个地方,iRobot机器人在多重传感系统的配合之下,会很智能地识别原来清扫到哪里,还能回去继续完成清扫工作。因为通过传感器它已经对周边的环境建立了真实、完整的理解。







原文出处:科技行者 转载请与作者联系,同时请务必标明文章原始出处和原文链接及本声明。
0

上一篇: 自主移动机器人常用的导航定位技术及原理 下一篇: 寿命长性价比高的室内扫地机器人SLAM导航方案

教程资料来源于网络,如有侵权,请及时联系平台进行删除

其他

课程目录
搜索
基础知识
乔布斯《遗失的访谈》全文:尘封16年的预见
stm32使用HAL库快速编写智能寻迹避障小车(附代码)
计算机科学技术发展史的缩影
嵌入式软件工程师杂谈之一 ----- BSP工程师
嵌入式底层软件开发学习系列之三开发与就业方向
智能车的转弯部分_10个极品智能车方案合辑,夏日避暑进阶两不误
到底什么是嵌入式?
乔布斯-遗失的访谈中英双文版-尘封十余年的伟大遇见!
转:乔布斯《遗失的访谈》全文:尘封16年的预见
正在崛起的高薪岗位—嵌入式开发工程师
无人驾驶硬件平台
【无人驾驶系列十】无人驾驶硬件平台设计
无人驾驶之硬件平台详解
VR的理想与现实
从iPad Pro的ToF摄像头说起,ToF前途未卜还是一片光明?
全球及中国机器视觉产业十四五投资动态及未来竞争态势研究报告2021-2027年
全球及中国增强现实产业战略布局及运营前景决策分析报告2021-2027年
搜索算法案例分析
前辈们的话--大疆技术总监的金玉良言
激光雷达与毫米波雷达对比, 
传感器小结
一线工程师告诉你嵌入式真实现状与发展前景
优劣几何?三角法和TOF激光雷达大解析!
10个激光、超声波测距方案带你玩转测距传感器
SLAM刚刚开始的未来之“工程细节”(张哲的ICRA 2017 的一些整理
101 从一个错误开始讲场效应管的应用
2017嵌入式软件行业现状及概述
人工智能概述
电子信息工程专业/单片机毕设题目推荐
SLAM刚刚开始的未来之“工程细节”
为什么别人可以这么牛
第879期机器学习日报(2017-02-13)
推箱子自动寻路的实现(未完)
人工智能技术与现代应用
二 树莓派3+ROS-kinetic+mbed-二轮差分模型
自动驾驶中激光雷达和高精度地图的关系
平台采用小米1代扫地机源码,stm32f103真实项目程序源码,代码注释清晰、代码规范好、每个函数必有输入输出范围参数解释。
无人驾驶硬件平台
激光雷达—无人驾驶汽车的眼睛
最适合男生的十大高薪工科类专业!
(三)LiDAR的测距原理(师弟师妹)简单科普
VIO_FUSION
3D视觉传感技术:时间飞行法 (ToF) 技术分析
设计一个AOA蓝牙精准室内定位系统
嵌入式软件岗位就业指导建议!!!
激光雷达类型分类,知名激光雷达公司介绍,三角测距激光雷达与TOF激光雷达原理
《人工智能狂潮》读后感——什么是人工智能?(一)
STM32(10):超声波模块的使用
计算机控制技术课程解释与问题答疑
相位式激光测距法中相位产生原理
【 學習心得 笔记 1】大疆技术总监:如何用六年成为一个全能的机器人工程师
机器人工程师学习计划(新工科自学方案)------杨硕
机器人工程师之路——从大一到研究生,YY硕经验谈
激光雷达类型分类,知名激光雷达公司介绍,三角测距激光雷达与TOF激光雷达原理
单线激光雷达在自动驾驶中的原理?
卷王指南,大学计算机专业,面临分专业,计科,软工,大数据,物联网,网络工程,该选什么?
一家非典型机器人公司的27年成长史丨独家探访 iRobot
STM32项目设计:基于stm32f4的智能门锁(附项目视频全套教程、源码资料)
大疆技术总监:如何用六年成为一个全能的机器人工程师(转载)
大疆工程师《机器人工程师学习计划》
如何成为一名很酷的机器人工程师?
ROS机器人开发概述,需要掌握的知识
SLAM中的EKF,UKF,PF原理简介 [转高博]
物联网定位技术超全解析!定位正在从室外走向室内
【概述】基于SLAM的机器人的自主定位导航
服务机器人是如何实现自主定位导航的?
收藏 | 基于深度学习SLAM的机器人的自主定位导航解析
物联网定位技术超全解析!定位正在从室外走向室内~
移动机器人技术(6)-- 机器人控制策略
ROS的优势与不足(除了ROS 机器人自主定位导航还能怎么做?)
SLAM技术大解析:它是如何帮助机器人实现智能行走的?
美国服务机器人技术路线图
服务型移动机器人如何实现室内路径全覆盖清扫给你一个清爽干净的家,tianbot_mini机器人上手ROS/SLAM/Navigation究竟有多简单???
实现机器人自主定位导航必解决的三大问题
室内定位技术方案---Wifi、RFID、bluetooth、Zigbee
常用室内定位技术总结
让机器人告别乱碰乱撞,激光导航让扫地机“睁开双眼”
机器人
SLAM技术是什么?它是如何帮助机器人实现智能行走?
服务机器人其最大的问题:定位导航
基于优化方法的机器人同步定位与地图创建(SLAM)后端(Back-end)设计技术收集
基于SLAM的机器人的自主定位导航
物联网定位技术超全解析
从理论到实践,机器人SLAM技术详解
360扫地机原理大揭秘,竟还有无人驾驶技术?——浅析家用机器人SLAM方案
SLAM导航技术赋能机器人智能行走
浅析服务机器人自主定位导航技术(三)
SLAM≠机器人自主定位导航
除了ROS, 机器人定位导航还有其他方案吗?
浅析服务机器人自主定位导航技术(一)
服务机器人常用的定位导航技术及优缺点分析
移动机器人定位导航方式的演进
服务机器人技术 —— 自主定位导航
机器人学习--移动机器人定位导航性能评估规范
自主移动机器人常用的导航定位技术及原理
扫地机器人如何聪明地干活? | iRobot解读智慧家庭的正确打开方式
寿命长性价比高的室内扫地机器人SLAM导航方案
扫地机器人能有多硬核?好家伙自动驾驶、激光扫描、NLP这些硬科技全上了,科沃斯:技术创新才能打破行业内卷...
扫地机器人有这些路径规划方法
智能扫地机器人软硬件开发笔记(1)-规格需求书
智能扫地机器人陀螺仪导航
【Robot】扫地机器人实现方案
自研扫地机器人激光雷达,Camsense有何胜算?
自动集尘系统会成为扫地机器人标配吗
干货|自动驾驶 vs 机器人定位技术
扫地机器人会否抛弃激光雷达这位原配?
智能扫地机器人陀螺仪导航模块
革了激光的命?双目视觉能否推动扫地机器人再次迭代
扫地机器人系统,主要划分为哪几个模块?
什么是激光导航扫地机器人?
扫地机器人是如何实现路径规划的 揭秘扫地机的定位导航原理
扫地机器人有这些路径规划方法
扫地机器人导航原理解读
机器视觉在扫地机器人领域的应用
深度解读扫地机器人的导航原理
扫地机器人智能化升级之路 智能决策成为关键
扫地机器人的回充方法实现
扫地机器人自动回冲工作原理
智能扫地机器人 陀螺仪导航系统
扫地机器人的路径规划方法
【室内定位】常用的机器人定位导航技术及优缺点
服务机器人常用的定位导航技术及优缺点分析