新技研 | 像Dyson 360 Eye那麼厲害的掃地機器人導航技術還有哪些?

家電圈潮牌戴森剛剛發佈了新品Dyson 360 Eye掃地機器人，科幻的外觀，一如繼續強大吸力，迷你履帶行動裝置無一不是話題點，尤其是那360°全景視角導航技術更是讓人感到興趣。該導航技術有何厲害之處，市面上其他掃地/擦地機器人應用導航技術還有哪些?

提到導航相信很多人首先想到的是室外GPS導航或是室內的WiFi定位，前者只要手機、車載導航儀連接上4顆GPS衛星，即可根據傳遞資訊耗費時間計算與衛星的距離，進而算出所在地的經緯度與海拔高度。WiFi定位原理與GPS相似，不過是以WiFi基站替代了GPS衛星，最後得知在室內空間中的平面位置。可GPS信號難以深入鋼筋混凝土層層阻隔的室內，家中佈置的無線發射器有限，無法覆蓋每一個角落，WiFi定位精度（5米左右）更無法滿足掃地/擦地機器人的需要。

掃地/擦地機器人導航續求與VR眼鏡甚至是無人機有很多相似之處，首先是機器人處於未知的空間當中，不但要知道自己處於空間哪一個位置，而且要知道自己走向哪裡；其次是在未知空間運動時，機器人會轉向，干擾判斷位置。唯一比VR眼鏡、無人機簡單一點是機器人始終在二維平面中運動，定位所需的自由度少於前面二者，但複雜定位、導航技術也足以讓市面掃地/擦地機器人劃分為眾多流派。

航位推算法

在掃地機器人出現之初，導航技術遠沒有今天多樣化、複雜，航位推算法是初期的導航方式。航位推算法依靠機器人內部的陀螺儀、加速度計等感測器獲知機器人運動的方向與加速度計，再加上安裝在車輪上的光電碼盤記錄車輪的轉數，就可以獲知機器人的運動速度。

航位推算法好處是成本低廉，缺點同樣突出，它只知機器人運動狀態，無法獲悉外部世界資訊，隨著運動時間增加誤差會不斷累加，比如說車輪打滑、受到外物碰撞都會影響定位精度。結果單純採用航位推算法的掃地機器人工作時到處亂跑，反復清潔同一區域，有些區域卻得不到清潔，簡直蠢哭了，後來隨著感測器數量大幅度增加，航位推算法精度才得以提高。

心中有圖 走路不慌

鑒於航位推算法的種種不足，尤其是無法獲知自身位置這一點，廠商開始研發不同導航技術，掃地/擦地機器人導航技術開始劃分為不同流派。LDS測距+建圖是一種獲得廣泛應用的導航技術，國內的科沃斯、小米，美國的neato均有採用該技術的掃地機器人。

採用LDS測距的掃地機器人都有一個特徵，就是頭頂一個小圓盤。LDS鐳射測距儀被安置圓盤之中，通過旋轉底座與機器人主體相連，這樣測距儀就像坦克炮塔一樣，能夠360°旋轉，射出鐳射，根據鐳射反射回來所耗費時間計算出機器人與被射物的距離，最終把海量距離資料轉換為一張清潔地圖。清潔時按圖索驥，避免重複清潔、漏清潔，少走錯路節省電力。