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

明敏 萧箫 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI什么，你对扫地机器人的印象，还停留在发粪涂墙的亚子上？

Nonono，现在你离自动驾驶最近的距离，或许就是自家的扫地机器人了它除了能扫描房间自建地图，做到比你自己还了解你家的地貌：还能直接通过摄像头扫描，就获得带有深度信息的3D版地图，就像苹果iPad Pro一样：甚至不只是扫描形状和深度的3D地图，还是自带标签的场景理解地图：没错，这确实是现世代扫地机器人的模样前不久在科沃斯发布的最新扫地机器人地宝X1上，前文这些艺能都已经实现

智能到什么程度？

你只需要说一句OK YIKO，去沙发底下清扫，就能让扫地机器人精准完成主人的任务：

语音助手YIKO

这不禁让人好奇，从人工智障进化到真·智能，从半自动工具人进化成 管家，扫地机器人到底经历了些什么？

扫地机器人不乱撞，为什么这么难？

事实上，一个扫地机器人想要完成一次打扫工作，要考虑的问题非常多

哪些东西需要清扫？哪些东西需要避开？距离多远时避开？避开后物品周围的地面如何清扫干净？遇到走动的人或宠物怎么办

你看到的简简单单扫个地，扫地机器人要做的扫拖和避障决策其实高达十万余次

为了能够更好应对复杂的清扫情况，扫地机器人的眼睛和大脑已经实现了超进化

现在，像拖鞋袜子电线这类物品，扫地机器人不仅能够看到它们，还能在距离它们2-3cm左右就能识别，然后完成一次帅气的规避

在这几个小小的动作背后，用上了LDS激光雷达3D结构光dToFAI算法等一系列在航空航天，自动驾驶和智能手机上同样搭载的技术

拿避开拖鞋这个操作来说，要让扫地机器人做好就并不容易

其中，光是辨认物体，就要用到3D结构光dToFAI算法几种技术的结合

3D结构光技术，可以让扫地机器人看见物体理解环境，也就是通过传感器，采集到物体的深度位置等信息

通过在传感器里内置一个点阵投射器，用它向要识别的物体发射出成千上万个追踪点，再用红外相机啪的一下拍下来

利用红外相机收集到的数据，结合内置算法，就能迅速得出物体的3D信息

我们常用的人脸识别就是应用了这项技术，如果你有苹果手机，从它的小刘海上就能看到3D结构光需要的点阵投射器和红外镜头

到了这一步，扫地机器人做的才只是前期工作

仅仅获取路障的三维信息还不够，现在的扫地机器人必须弄明白路障到底是什么

这就需要AI算法出场了，让扫地机器人读懂物体，实现分类清扫

通过目标识别算法，扫地机器人可以对家居环境中常见的物体做出分类和判断

比如小的碎屑地毯是需要清扫的物品，而拖鞋袜子电线等是需要避开的物体

看上去非常简单的步骤，其实对机器人的算力要求非常高

像科沃斯最新发布的地宝X1，为了能够识别更多物品做出更快的反应，就用上了智能驾驶级别的地平线专用AI芯片

要知道，这款芯片的算力可以达到5TOPS，在地平线官方宣传中，它的能力可以达到自动驾驶L2+级

所以，有了自动驾驶技术的扫地机器人，现在真的不会发粪涂墙或者拖着袜子满家跑了

能够看到物体认识物体后，最关键的步骤也就来了：躲避

从避开拖鞋这个动作中可以看出，扫地机器人不是撞上拖鞋后才躲开，而是在距离拖鞋还有几公分的位置时，就判断出了前方的障碍，全程非常丝滑

这就体现了3D结构光配合dToF技术的神奇之处

3D结构光在获取物体3D信息的同时，也可以获取物体的深度信息，但在距离上能做到的比较有限；dToF则可以补充远距离的深度信息

它通过在单帧测量时间内，向物体发射接收多次光信号，并记录每一次信号来回的飞行时间做直方统计图，将其中出现频率最高的飞行时间（ToF）用于计算和目标之间的距离

图源：维基百科

这也是为什么扫地机器人在到达障碍物的安全距离后，就会及时刹车重新调整路线

而且在AI识别的加持下，扫地机器人针对不同种类的物品，还能做出不同的规避策略

比如属于安全物品的拖鞋袜子椅子，它会尽可能逼近物体，在距离3cm左右时才会调整路线；而对于比较危险的电线，安全距离就会增加到5cm左右

扫，但没完全扫？不存在了

你以为这就解决问题了？

除了大秀操作的避障技术，扫地机器人想要完成一次完美的清扫任务，必须对家居环境有充分的了解和明确的路线规划

蛇皮走位vs规划路线

这就要看看让它摆脱蛇皮走位的LDS激光导航和dToF技术

在扫地机器人顶部的小圆盘里，就藏着一个可以旋转的激光雷达

它可以高速旋转发射出激光，根据激光照射到目标物后反射回来的时间，来判断自己和目标物之间的距离，从而判断出自己所处的位置实现定位

像此前没有导航的随机扫地机器人，往往是走到哪扫到哪，完全没有规划

最终结果就是：扫了但没完全扫，主人不得不自己重新扫

而dToF技术可以让导航的精度进一步提升

其最大的优点就是几乎不受光线干扰，可以保证扫地机器人在昏暗环境下工作时，依旧保持超高的精确度

事实上，现在的扫地机器人在工作前都会对家居环境进行一次全方位的扫描，并构建出一个3D地图

这时依旧要靠LDS激光雷达和dToF强强联合

配合SLAM算法，扫地机器人可以从一个完全未知的家中任何一点出发，360°全方位识别家居环境信息

还可以构建出一个精准的3D户型图，对复杂户型进行识别并对清扫路线进行规划

在之后的日常使用中，它还会进一步精细化已经构建出的户型图，对存在偏差的地方重新校正，最终让机器人彻底盘清楚家里的地形

此外，LDS激光导航还能让机器人实时自我定位，并且记录下来

这一方面能让机器人按照规划的路线进行清扫，另一方面还能它在充电后继续回到刚刚没打扫完的地方工作，避免了此前随机清扫机器人会出现的漏扫重复清理的情况

还打破了这些刻板印象

BUT，众所周知，扫地机器人的非人艺能不止乱撞乱跑

扫到一半灰尘盒满了，当场罢工；地板地毯水泥地一起拖，加速更换；虚拟墙一不小心忘设了，直接出门到小区里转几圈

但现在，这些也已经成为传统印象了

针对没有虚拟墙就无法实现个性化清理的情况，最新的扫地机器人能通过AI语义分割3D目标定位识别，再结合路径规划技术，满足任意地点的清扫需求

为了让需求交互变得更直接，现在还加上了AI智能语音交互功能，说句话就能指派它干活尤其是对老年人而言，扫地机器人有了语音控制后，使用起来要简单不少

例如，不需要扫地机器人全屋清洁，想让它来清理一下倒在沙发底下的狗粮或者是洒了一厨房的油污的话，只需要呼唤一声名叫YIKO的语音助手，OK YIKO，去沙发那儿扫一下，机器人就能听懂沙发和扫的指令，准确到达指定地点干活

针对自动罢工的情况，最新的扫地机器人基站，已经集成了自动集尘自动洗拖布除菌烘干等功能，真正意义上实现了清洁全过程彻底解放双手的效果；还有无差别拖地的情况，最新的扫地机器人加装了AI自动识别，准确识别地面的材质选择最合适的清洁方式，例如在木地板瓷砖上进行拖地，而水泥地地毯等则以扫地替代

初代扫地机器人玩家能想到的所有槽点，最新的科沃斯地宝X1基本都解决了

积淀下的技术爆发

回看行业本身，扫地机器人似乎恰好赶上技术爆炸的时代

一如当年兴起的智能手机，可搭载的技术取之不竭，谁能在同一时间里搭载更多前沿技术，谁就会在市场中占据更大的先机

但技术真是毫无预兆地爆发的吗？

其实不然

作为一类科技产品，扫地机器人的发展已经走过了两个十年，2次迭代

从1.0时代的图个新鲜，到2.0时代的科技突破，再到3.0时代的真·智能，每一个时代的扫地机器人，较之上一代都有非常显著的变化

1.0时代，指2001~2010年前后，彼时扫地机器人并不智能，内置的算法只能满足最基本的扫地要求，开关也只能通过物理按钮进行，基本没有其他功能

仿佛1.0时代的扫地机器人

后来虽然出现了像惯性导航超声波导航等技术，但缺点也同样明显惯性导航依赖的硬件（陀螺仪加速计等）不够精准同时仍旧依赖碰撞算法；超声波导航受噪音干扰又太大，扫地机器人整体处在技术闷头积累的阶段

这个阶段确实有一批愿意吃螃蟹的消费者，支持者往往是信仰技术改变世界的少数，大众消费者未必买单

2.0时代，出现在2010年前后，期间以深度学习为主的AI算法也开始兴起，扫地机器人也开始迎来技术上的突破

2010年左右，激光雷达技术成本骤降，以激光雷达为核心的扫地机器人定位导航技术LDS-SLAM开始出现，解决了惯性导航超声波导航出现的各种问题，主动导航规划有了成熟的解决方案；

2015左右，行业开始出现将清扫和拖地合二为一的扫拖一体技术，颠覆了人们对扫地机器人只能扫地的鸡肋印象如今，这项功能已经成为市占率92%的财富密码；

2017年初，以AI技术为核心的视觉算法交互方式开始进入扫地机器人行业，进一步提供了扫地机器人物体识别的能力，也真正缩短了机器与人之间的沟通距离

这一阶段里，扫地机器人在智能功能和交互上具备了一定的实用性，但大多仍旧停留在半自动的状态，买家虽有增多，但仍无法让宅家的你在打扫方面彻底躺平

如今，随着科沃斯9月15日推出的地宝X1，扫地机器人也迎来了3.0时代，即人们口中未来机器人的理想形态

无论在智能交互还是功能上，都更加趋近成熟，机器人的视觉中同时拥有了3D深度和物体信息，交互能力与技术深度融合，让机器拥有思想，全自动完成整个清扫的过程

该阶段中，扫地机器人真正从技术定义需求的闭环中走出来，像智能手机一样便利人们的生活

在扫地机器人逐渐迭代的历程变化中，科沃斯一直身处浪潮正中

早在2009年，科沃斯就已经作为国内先行者进入扫地机器人领域，彼时行业还处在1.0阶段，但科沃斯已经积累了几十项技术和设计专利

2013年，科沃斯作为国内第一人，将LDS-SLAM运用于扫地机器人领域，带领行业进入2.0阶段，拥抱技术升级

2015年，第一个推出扫拖一体技术，推动扫地机器人步入扫拖一体化时代；2017年，第一个推出3D-drive立体清洁系统

这样的行业首个经历，科沃斯还有很多：布局VSLAM和LDS-SLAM双技术路线；推出用于避障的AI系统AIVI；将TrueDetect 3D结构光避障技术应用到扫地机器人上

从LDS-SLAM扫拖一体到AI避障交互算法，科沃斯不断突破的新技术，赋予了扫地机器人更多的实用性，真正实现了一定程度上的自动化，这也正是扫地机器人2.0时代的标志

在那之后，科沃斯并未停止前进的脚步，2020年光是研发投入，就达到3.38亿元；仅2021年上半年，在研发上就已经投入了2.02亿元

而如之前所说，科沃斯最新出品的地宝X1，开启家用服务机器人的新纪年

如果说2.0的扫地机器人能快速规划完成全屋清扫，地宝X1作为扫地机器人，更像是智能管家一样的存在：

升级成3D建图的定位导航规划，与2.0时代停留在激光雷达建图的2D效果已有很大差异，机器人真正看见了人类眼中的世界

将AI语音交互技术用于扫地机器人，真正做到了让机器人听懂人话，做出人需要的任务，这在行业内还是首个；

扫地机器人本职的清洁功能，也从单纯的扫拖一体，终极进化成了自动补水洗拖布除菌烘干集尘等集大成的机器人

没错，站在我们普通人角度看，地宝X1更接近于我们认知中真·懒人神器

不同于之前几代产品，扫地机器人3.0时代就此到来

回看扫地机器人的历程，从被视为鸡肋的1.0时代，到2.0时代迎来的全面技术突破，一直进化到如今3.0时代的全面智能，也是智能功能和交互技术在进化中一个不断积淀的结果

在这其中，科沃斯并非恰好抓住时代节点的玩家，而是敢吃螃蟹敢披荆斩棘，在背后掀起技术革新的先行者

这些改变并非一蹴而就，需要量变到质变的演化，尽管这一过程中有人质疑有人嘲弄，但坚持深耕技术，不断追求产品极致的人也最终成为开启新时代的先行者

未来我们家里清洁还会变得如何方便，如何舒心，还得依靠这些技术先行者的努力探索

一键三连分享点赞和在看

科技前沿进展日日相见~