《電子技術(shù)應(yīng)用》
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掃地機視若珍寶的智能導(dǎo)航 就這樣被拉下高價神壇

2016-02-25

  因為去年興起的家用機器人熱潮,,室內(nèi)相關(guān)的智能導(dǎo)航技術(shù)也受到了業(yè)內(nèi)的注意,一年下來,,家用機器人沒賣出去多少,,倒是這項技術(shù)被商業(yè)化相對成熟的分支掃地機器人盯上了,并美其名曰“經(jīng)歷十多年的盲掃,,掃地機器人終于迎來了智能的春天”,。

  因為技術(shù)還在早期,目前國內(nèi)支持智能導(dǎo)航的掃地機還只能看到科沃斯和銀星以內(nèi)的身影,,但讓人詫異地是,,雷鋒網(wǎng)近期接觸到了一家做智能導(dǎo)航技術(shù)的方案商雷動云合,在這個技術(shù)還沒普及的時候,,就給它來了個驚爆行業(yè)價——200塊,。

  如果你對200塊沒概念,我們可以先了解下國內(nèi)主流的激光導(dǎo)航(目前國內(nèi)掃地機做智能導(dǎo)航的首選),,除了國外Neato這個鼻祖,,國內(nèi)的科沃斯的地寶9和銀星的以內(nèi)算是嘗鮮者,但后兩者的價格分別是4999和3999(標準款),。

  以同一個品牌的普通掃地機和帶智能導(dǎo)航的掃地機看,,科沃斯生產(chǎn)的1199的魔鏡S和1799地寶朵朵,價格對比它自己生產(chǎn)的4999的地寶9系價格,,在消費者的眼里,,加入智能導(dǎo)航系統(tǒng)后,掃地機的價格直線上升2000-3000元,,比當前出貨量最大的千元掃地機貴了不少,,但如果有人告訴你這個智能導(dǎo)航的模塊200元就能搞定,,2000以內(nèi)的智能導(dǎo)航掃地機指日可待,,你還會為4999的智能導(dǎo)航買單嗎?

  有人做了個200塊的智能導(dǎo)航模塊

  便宜歸便宜,,在驚喜的同時,,很多人會問,,這個200塊的模塊到底怎么樣,?雷動云合的創(chuàng)始人廖鴻宇是這樣解釋的。

  你們通過何種技術(shù)降低成本

  接觸掃地機器人多了后,,每一個從業(yè)者談到智能導(dǎo)航的時候都會先介紹一下——定位和導(dǎo)航,,主流的方法包括視覺導(dǎo)航和激光導(dǎo)航。(視覺導(dǎo)航:利用搭載的單目或者雙目攝像頭掃描周圍的環(huán)境,,然后利用數(shù)學(xué)運算和幾何,、三角法測繪房間地圖。由于圖像內(nèi)含的信息量太大,,運算起來比較耗電耗內(nèi)存,,很難做到實時顯示。目前很難達到實用的效果,。因此實際應(yīng)用中多采用Kinect,、RealSense等發(fā)出主動紅外結(jié)構(gòu)光結(jié)合紅外攝像頭進行測距,其技術(shù)也相對較為成熟,。

  激光雷達:向目標發(fā)射激光探測信號,然后將接收到的從目標反射回來的信號與發(fā)射信號進行比較,作適當處理后,就可獲得目標的有關(guān)信息,如目標距離,、方位,、高度、速度,、姿態(tài),、甚至形狀等參數(shù)。激光的指向性特別好,,是目前技術(shù)最可靠的的定位技術(shù),,而且也最為實用。包括圖像法在內(nèi),,目前市面上沒有其他可替代品,。)

  廖鴻宇科普完后表示

  其實光學(xué)測距中技術(shù)較為細分,除了眾人熟知的Google無人車中采用的激光測距外,,還有視覺測距,,而視覺測距則又包含被動光測距與主動光測距。大家都知道與人類雙眼測距模式相同的被動光測距目前尚不成熟,,而激光測距成本又較為高昂,,目前成熟民用的Kinect與Intel RealSense中采用的 3D depth camera 技術(shù)同樣需要搭載在性能較高的計算平臺,因此對于需要低功耗的移動平臺卻無法滿足需求,,所以我們做了這東西,。

  這個模塊成本下降的關(guān)鍵,原理上技術(shù)和Kinect的結(jié)構(gòu)光一樣,,但從三維數(shù)據(jù)降到二維數(shù)據(jù)不僅是計算量的降低,,更關(guān)鍵的是核心結(jié)構(gòu)光期間的成本下降,kinect結(jié)構(gòu)光采用的MEMS器件,國內(nèi)沒幾個廠家能量產(chǎn),,且成本高,。但二維數(shù)據(jù)就不需要,導(dǎo)致只需要一個普通激光+一般光學(xué)器件就能投射出110度的扇形結(jié)構(gòu)光,。

  把它叫2D的depth camera, 簡單地說,,我們沒用neato那樣的旋轉(zhuǎn)式激光技術(shù),也沒用3D depth camera,,而是做了個2D depth camera,,從旋轉(zhuǎn)到非旋轉(zhuǎn),從3D到2D, 成本就下來了,。

  具體怎么個2D法

  市面上掃地機器人大都用的旋轉(zhuǎn)激光雷達,。我們不旋轉(zhuǎn),也沒用較貴的激光雷達器件,,也沒用3D deepth camera中的MEMS器件,。我們用一個結(jié)構(gòu)光發(fā)射器和兩個固化的攝像頭來實現(xiàn)測距和物體識別。如下圖所示:

 

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  最上面一個結(jié)構(gòu)光發(fā)射器,,中間一個常規(guī)RGB攝像頭,。最下面一個紅外攝像頭(里面內(nèi)置了一個濾光器,當射出去的光反射回來的時候,,只接受紅外線),。

  算法上有什么創(chuàng)新點

  大家都知道激光雷達有兩種算法:

  第一種是通過測量激光飛行時間( TOF)來測距的,光速乘以激光從發(fā)射到反射回來所需的時間,,該數(shù)值的一半即為兩者之間的距離,。該原理需要非常精準的時間測量。需要專用處理芯片,,而芯片價格則較為高昂,。

  第二種是純光學(xué)的三角測距,我們都是三角測距,,不同的是我們,,用結(jié)構(gòu)光打出的不是一條線,而是一個110度的扇形面,,面里一次圖像就可以讀取720個點,,一秒可以讀取10幀的圖像,一圈布三個就滿足360度無縫隙掃描,。

  讀取數(shù)據(jù)后,,我們基于MTK芯片在算法上做了自己的優(yōu)化,舉個例子,,有個局部地圖和整體地圖的匹配,,網(wǎng)上開源的算法一般是做七次迭代運算,,我們自己優(yōu)化的算法改為三次迭代,這樣運算過程就少了一個10^4 , 這樣就是改算法的一種方式,。

  核心優(yōu)勢,?

  第一是壽命長,這種固定式和旋轉(zhuǎn)式相比,,如果旋轉(zhuǎn)式電機采取低成本的,,穩(wěn)定性和性能就是個大問題;另外旋轉(zhuǎn)式在幀數(shù)上有明顯的上限,;我們用固化器件,,可以保證5萬個小時的壽命,亦不受震動環(huán)境的干擾,,目前10幀,,理論上達到60幀也是可以的。

  第二是用廉價的芯片,,以”大腦板“(圖像處理,、人臉識別、對話識別)為例,,我們用的MTK芯片,,如果用高通,TI速度會快一點,,但成本降不下來,另外就是廉價芯片配算法上的彌補,。

  一句話總結(jié)就是: 1. 壽命長 2. 成本低  3. 2D deepth camera我們是全球唯一一家做的,。

  這個技術(shù),會用到的人怎么看

  隨后,,雷鋒網(wǎng)咨詢了相關(guān)掃地機廠家,,福瑪特掃地機的相關(guān)人士告訴雷鋒網(wǎng),。

  這個7.5cm高的部件若是學(xué)市面上的掃地機放在頂部,,要做到超薄,不然會卡在床下或者沙發(fā)下,。放在側(cè)面的話,,問題沒那么大。(官網(wǎng)呈現(xiàn)的2D圖清晰度是否夠了,?)地圖模糊模糊,,客戶應(yīng)該不會太在乎,主要是它的識別率和它的精確度,,能否指導(dǎo)機器人達到最高的清掃面積率,。另外價格在200塊左右,,只要后期算法妥當,還是可以接受的,。

  另一家服務(wù)掃地掃地機廠家的方案商,,以旋轉(zhuǎn)激光出名的思嵐科技CEO則表示,

 ?。ㄎ遥]看過實物不好評價精度,,不過掃描范圍僅大于90度不遠會有局限,掃地機核心還是后面的算法,,不能單獨看傳感器,。

  正在研發(fā)自家室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)的極思維掃地機CEO則表示,

 ?。ㄍǔ#┚唧w每家激光模組的技術(shù)體系和結(jié)構(gòu)有差異,,應(yīng)該成本和結(jié)構(gòu)也不一樣,光目測難以判斷誰家優(yōu)勢,,我們自己也有對室內(nèi)導(dǎo)航這塊技術(shù)架構(gòu)體系和研發(fā)主攻的方向,,產(chǎn)品還在研發(fā)中,會比較注重穩(wěn)定性,、精確導(dǎo)航和更加智能這3點,。(會選擇旋轉(zhuǎn)激光還是飛旋轉(zhuǎn)?)非旋轉(zhuǎn)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)布局有待完善改進,;如果旋轉(zhuǎn)可同樣減少不良率,,做到更精確,成本一樣,,(我們)傾向于旋轉(zhuǎn),。

  從專利糾紛的角度怎么看

  目前市面上掃地機內(nèi)置的智能導(dǎo)航技術(shù),有以科沃斯為代表的旋轉(zhuǎn)式激光,,跟國外的Neato采取的方式類似,,你不能說它完全抄襲了Neato,但如果賣到國外還是有一定的專利糾紛風(fēng)險的,。

  國內(nèi)另一家號稱自主研發(fā)的以內(nèi)機器人相比,,它同樣用的激光,但它用的單束激光,,通過掃地機自轉(zhuǎn)一圈來獲得室內(nèi)地圖,,這種做法跟Neato沒有專利糾紛,但比較麻煩的是掃地前必須自轉(zhuǎn)一圈,,以及遇到障礙物失靈時,,必須重新轉(zhuǎn)一圈的做法在消費者眼里看起來,雖然獨創(chuàng),,但并不是那么智能,。

  所以這個不走尋常路的廉價導(dǎo)航模塊很有可能是在這樣的大背景下誕生的,,200多塊的造價,用雷動云合自己的話說,,在沒有專利糾紛的前提下,,要把掃地機的價格降到2000塊之內(nèi)。

  從價格的角度怎么看

  目前專門給掃地機智能導(dǎo)航供貨的組件,,以激光導(dǎo)航方案商為例,,深圳鐳神那邊600多塊,思嵐科技那邊給的答案是是在千元級別,,除了單獨的激光雷達外包完整的算法(實際量產(chǎn)供貨應(yīng)該比這個價格低一些),;廠家自研的,以內(nèi)機器人現(xiàn)在用的方案從單純物理造價(一個攝像頭,、一個激光束)看,,不超過300塊。

  但某掃地機業(yè)內(nèi)人士透露,,一般掃地機這個行業(yè),,生產(chǎn)成本每增加100塊,它后面的銷售,、渠道成本要增加200-300塊,。按這個附加成本,那些自研如果不能保證使用效果比方案商提供的好,,價格還控制在200塊左右的廠家,,選擇從方案商那里拿貨會比自研的可能性大很多,特別是某一家廠商才用這個方案后,,其它廠家迫于市場競爭壓力也會跟進拿貨,。

  所以,除了那些本身研發(fā)實力強大的掃地機廠或者激光雷達廠家,,200塊的價格如果被某個大牌掃地機廠家采納了,,對其它中小廠家會是個不小的壓力,。相反,,如果被中小廠家采用了,可能會讓大廠家的智能導(dǎo)航一下子顯得過于高價,。

  低價背后是家用機器人發(fā)展的緩慢

  但雷鋒網(wǎng)很不解的是,,現(xiàn)在大家都提倡產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新,既然它沒有抄襲,,也沒有用什么不光彩的手段,,為什么雷動云合一開始就把自己往低價的路上拉?

  這兩年人機交互已經(jīng)進步很多了,,但有個前提,,5年之內(nèi),,大家還會覺得人工智能這個事情很low,管家機器人現(xiàn)在可以做很多實用性的東西,,用戶還會把它當做一個玩具,,我們和投資人做了大量討論,他們說你們?yōu)槭裁床蛔?萬塊錢的機器人,,我說你不論是做3萬,,3千還是30萬的機器人,你的產(chǎn)品給人的感覺其實是一樣的,,這是對當前人工智能技術(shù)的一個判斷,,現(xiàn)在我想現(xiàn)在先突破去量產(chǎn),讓人掏3000塊錢的時候,,覺得這是一個讓人覺得不虧的價位,。

  聽罷,雷鋒網(wǎng)想起了家用機器人過去一年的尷尬狀況,,在中國智造的大旗下,,一些從事人工智能和機器人的有志青年很用心的做了一款產(chǎn)品,價格也定的相當?shù)挠兴疁?,滿心憧憬借著時代的覺悟,,中國終于可以賣出一些有產(chǎn)品和技術(shù)創(chuàng)新的新消費電子,一改過去山寨大國的本色,。

  但到了年底的時候,,真實的出貨量數(shù)字讓這些有志青年看到5年內(nèi)家用機器人的高端玩意兒還沒法普及,要求生存必須眼下找到緩沖的方式,,介于夢想和求生存的煎熬當中,,一些公司開始調(diào)整,開始重新審視中國智造特色的“適者生存”,,在中國智造剛剛開始節(jié)點上做的這個決定,,是正確還是錯誤呢,我們只能說曲線救國可以,,但有個底線,,絕不能再次回歸山寨了。


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