视觉导航vs激光导航，扫地机器人SLAM技术解析‘尊龙凯时k88’

2024-12-11 12:01:01

如今扫地机器人更加热门，早已沦为一类“新兴小家电”。为了效率更高、更加节约能源地构建清理全屋的功能，绘制室内地图以及确认自身方位是必不可少的功能，许多早期扫地机器人产品并没配有导航系统，不能按照原作的路线展开清理，遇到墙壁或物体边缘之后改向，造成清理线路杂乱无章、效率低落。

近年来不少中高端扫地机器人都配有了导航系统，可以为室内区域建图或建模，以此来规划清理路线，既节约能源又可以提高效率。目前市场上用于更为普遍的导航系统技术有两种，一种是视觉导航系统，另一种是激光导航系统。两者都是通过SLAM（实时定位与建图）算法构建，SLAM是指运动物体根据传感器的信息，一旁计算出来自身方位，一旁建构环境地图或模型的过程，解决问题机器人等在不得而知环境下运动时的定位与地图建构问题。

而根据传感器有所不同又分成基于视觉的VSLAM(VisualSLAM)和基于激光雷达的激光SLAM(LidarSLAM)，分别对应视觉导航系统和激光导航系统。一、视觉导航系统传统意义上构建视觉导航系统的VSLAM主要通过两种视觉传感器来获取信息，一是深度摄像头，通过测距构建三维空间感官，也视作一种测距传感器，归属于主动光源测距传感器，还包括结构光和振幅TOF两种。二是双目、多目、鱼眼导航系统传感器，归属于非主动光源传感器，工作机制类似于人眼，根据三角测距的原理，通过分析两个传感器收集到的图像的差异，计算出来出有距离信息。视觉导航系统技术的优势在于成本较低，最基础的功能仅有必须可以收集到明晰环境图像信息的摄像头，以及处置信息的计算出来单元，配备训练已完成的AI模型，才可构建。

较低的物料成本意味著较低的产品价格，更容易被消费者拒绝接受，用户数量减少之后可以大大训练AI模型，构成良性循环。以及双目导航系统传感器等非主动光源测传感器是通过拒绝接受环境光计算出来距离，理论上可以建图的区域更大。

▲视觉导航系统示意图视觉导航系统技术的弊端也某种程度引人注目，却是硬件条件过分脆弱，正是由于只能靠摄像头来收集信息，主动光源测距传感器由于功率较低，很更容易受到环境光的阻碍，而非主动光源测距传感器在光线条件很差的情况下完全无法工作，对光线的拒绝很高；其次，非主动光源测距传感器和人眼一样，距离越大，误差越大，同时过多的光线数据也让处理单元无法负荷。加之VSLAM研究跟上较早，所以目前应用于比较较较少，同时也要因应陀螺仪等传感器联合工作，主要为惯性导航，单个摄像头的起到仅有为纠偏，如科沃斯DJ65扫地机器人，使用视觉导航系统，同时辅助导航系统和定位的传感器还有罗盘传感器、陀螺仪、跌入传感器、里程计等。▲科沃斯DJ65扫地机器人二、激光导航系统跟上早的激光导航系统技术的基本原理比较非常简单，其一即为激光测距，激光测距就是朝向特定方向升空一束光线，光线遇上物体声浪回去被接收器捕捉，未知光速，通过时间之后可以计算出来出有自身与物体之间的距离。区别在于，激光测距只必须升空一次拒绝接受一次，而激光导航系统技术低一个维度，通过向各个方向更加多点位测距，可以二维地建图或三维地建模，同时确认扫地机器人自身的方位；其二则为利用两点间的距离信息展开三角测距。

▲激光导航系统示意图通过上述的介绍，我们告诉了构建激光导航系统技术必须的硬件有可以同时向多个点位多个方向测距的激光收发器，一般称作激光雷达测距传感器。由于其原理较为简单，早在05年之后已较为成熟期，是目前最平稳、最主流的定位导航方法。现在市场上有不少产品使用LDS激光导航系统算法，比如石头扫地机器人T6和米家洗扯一体机器人等，这类产品配备的被称作LDS激光雷达测距传感器，另外就是处置距离信息和建模的处理单元。▲激光导航系统示意图由于原理更加非常简单，牵涉到计算出来量也不至于短时间内让处理单元无法阻抗，并且在同一环境下获得的数据更为准确，所以用于激光导航系统技术的扫地机器人往往可以更加精准地绘制二维地图或三维模型，因应“悬崖传感器”等还可以应付各种地形，避免扫地机器人从较高处如台阶跌入。

当然，性能更为出色的激光导航系统技术所需的硬件成本也更高，以及激光雷达测距传感器损毁时修理成本也更高。▲石头扫地机器人T6三、孰胜一筹理解完了两者的工作原理以及优势劣势，那么视觉导航系统和激光导航系统哪种技术更佳，更为合适家用扫地机器人市场呢？只不过只是代表了两种方向和思路。视觉导航系统技术的仅次于硬伤在于现阶段建图建模过于准确，用于体验并不尽如人意，一些使用视觉导航系统技术的扫地机器人产品测距不许，不过配上其他传感器一起用于可以在较小程度上补充短板，可用性还是可以获得确保，另外较为较低的价格也更容易被消费者拒绝接受；反观建图建模精度更高的激光导航系统技术，虽然现阶段激光导航系统测距传感器成本仍较高，但更为平稳技术更为成熟期，各家厂商必定会研制性价比更高的传感器，减少硬件成本，让消费者以较低的价格，也可以享用到效果更佳的扫地机器人产品。我们指出，两种技术各有千秋，现阶段市场中各占据一定的份额，主要还是看哪种技术合适特定的消费人群。

如果激光导航系统测距传感器的价格可以大幅降度，那么精度更高、体验更佳的激光导航系统技术更加有可能主导扫地机器人市场的未来；当然，在近距离、光照较好的应用于场景下，视觉导航系统的优势更大，仍不会保留一席之地。

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