如何拥有"聪明脑"? 扫地机器人定位技术解析

  【天极网家电频道】家务，是我们日常面对的一大难题。虽然并不会浪费过多时间，但是每天都需要完成扫地这样的工作，却也让工作一天的人们有些头疼。扫地机器人的出现，则有效地解决了这个问题。曾经，扫地机器人仅能凭借“本能”，在家中的地面上胡乱行走，以扩大覆盖面积，从而达到清扫家中地面的目的。但如今市场上的扫地机器人，则大都开始使用一些定位技术，让扫地机器人可以“明白”自己所处的位置，以及应该前往的位置。在这些技术下，扫地机器人不再仅仅杂乱无章的工作，而是以最短的时间及路径完成地面的覆盖。究竟这些技术是如何做到的？今天，小编就带大家了解扫地机器人所使用的定位技术。

  相较于野外的定位方式，扫地机器人的工作环境决定了它需要对环境感知更精确。从定位方式来看，可分为相对定位和绝对定位两种。相对定位可在短时间内实现定位，精度较高，且稳定性较好，但随着时间和距离的增加，误差不断累计最终将超过定位所允许的最大误差范围，对定位精度造成影响。绝对定位由于测位方式不同，所测位置在时间和空间上有着相互独立的特性，不会因为长时间使用造成定位失败，但这类定位方式容易受到包括噪声、环境以及信号等因素的干扰，可能会在短时间内形成较大扰动。

  扫地机器人相对定位技术

  码盘法是相对定位法中成本最低廉的方法。它的定位原理是使用安装于车轮上的光电码盘对转过的车轮数进行计算，通过位移量计算机器人所处位置。但这样的计算方式误差较大。

  在相对定位中，航位推算法是一种经典定位方法，同时也是应用最为广泛的方法。这种方法通过布置在扫地机器人上的传感器以获取运动信息，并通过递推累计工时对扫地机器人的相对位置进行估算。例如安装在扫地机器人上的码盘、陀螺仪等。

  使用惯性传感器及陀螺仪得到机器人的角加速度及线加速度参数，通过数学积分求得机器人的位置。这样的定位方法在定位精度方面优于码盘法，但由于各参数在测定时存在误差，在长时间积累下误差将不断扩大，因此其定位精度会随时间、距离增加而降低。

  扫地机器人绝对定位技术

  绝对定位主要是指机器人使用外界参照物进行对照，通过比对与参照物之间的距离进而估算所处位置的定位方法。这其中包括基于信标的定位、基于视觉的定位以及环境地图模型匹配定位。

  基于信标的定位的方式原本应用在航海、航空领域内，通过无线电基站给出的电波实现定位。在室内，扫地机器人所需要做的，则是使用已知信标的位置，计算出扫地机器人与信标之间的相对距离，在将这个距离固定，带入已知信标位置后，得出扫地机器人所处的绝对位置。使用信标定位需要同时满足三个条件，即信标固定且已知绝对坐标，信标具备主被动特征且易于识别，信标的位置可从室内更方面检测。对于这类定位系统来说，必须依靠已知的信标和机器人身上安装的传感器对信标进行扫描，这也需要一系列传感器技术。基于信标的定位方式可完成实时测量，也不存在误差积累，但这一方法的成本及维护费用较高。

  环境地图模型匹配定位，则是使用扫地机器人所配备的传感器，对周围环境进行扫描探测，绘制出具备细节的地图。在与储存在机器内部的地图匹配后，可通过异同点判断得知其目前所处位置。但这一方法也有其局限性，由于扫描精准度目前仍无法满足复杂场景的扫描，在这些场景下，扫地机器人往往会不够准确，因此只适用于环境构造简单的场所。

  目前许多扫地机器人不仅搭载了各类传感器，甚至还用上了摄像头，这类通过类似人类“视觉”方式定位的方法，便是基于视觉的定位。基于视觉的定位共分为单目视觉和双目视觉两种，区别便在于使用摄像头的个数。单目视觉仅具备一个摄像头，无法观察精确的三维图像，因此适用范围有限。双目视觉则是通过位于左右两侧的两个摄像头，对环境进行观测。利用视差原理，左右两侧摄像头仅需要对应同一点，便可以计算三维环境中的位置信息。由于近几年机器人识别模式方面的技术和经验不断积累，基于视觉定位的机器人开始成为厂商们关注的热点。

  当今世界，智能化已经成为家电产品发展的一大重要趋势，许多具备智能的家电产品都让人们的生活更便捷。其中，扫地机器人以其独特的功能性引起了许多消费者的关注。尽管越来越受到欢迎，有些消费者仍旧认为，扫地机器人每天这样花费大量时间四处乱撞进行清扫，其实并不实用。而不断进步的定位系统，其实正代表了扫地机器人的“智力水平”，在这些技术的加持下，未来扫地机器人或许将成为类似冰洗空这样的必备家电，走入我们的家庭生活。