如果家人讓你選擇購買某一品牌手機，你最優先考慮的是哪幾方面因素？相信IT之家大部分的小夥伴都有自己的想法和打算，畢竟都是“搞機”無數的老司機。

那麼如果家人讓你幫忙購買一台掃地機器人，你會怎麼選？

看吸力參數大小？噪音分呗？自動回充？防纏繞、防障礙？邊刷電機個數？

如果對掃地機器人不太了解，那麼在面臨購買選擇時就會遇到很多問題。下面這篇文章，就為大家簡單科普一下掃地機器人背後的原理。

正文：

對于消費者而言，購買一套掃地機器人的第一需求就是要求把在最快的時間内把地面清潔幹淨，掃的幹淨主要取決于清掃系統的設計和吸塵風機的功率。

而實際上，清掃效率最有力的的保障是掃地機器人擁有一套非常智能的路徑規劃算法。而常見的掃地機器人算法大緻分為兩種：随機覆蓋法和路徑規劃式清掃。

下面圈重點！

何為随機覆蓋法？

有人也稱為随機碰撞式導航，但這并非是指機器人真正與環境中的物體産生碰撞，也非毫無章法的在地闆上随機移動，換言之在工程操作中“随機”也是一個難以達到要求，随機覆蓋法是指機器人根據一定的移動算法，如三角形、五邊形軌迹嘗試性的覆蓋作業區，如果遇到障礙，則執行對應的轉向函數。

這種方法是一種以時間換空間的低成本策略，如不計時間可以達到100%覆蓋率。

如果某一台随機碰撞式導航的掃地機器人撞到你的鞋，這時候掃機器人轉頭就走，看似不起眼的一個操作，實際上掃地機器人在碰撞之後内部已經進行了大量的函數數據運算，這着實是一個“騷操作”，但問題是——随機式掃地機器人給人的感覺就是在房間内亂跑亂掃。

實際上，随機式掃地機器人還存在不能夠全覆蓋式打掃房間，經常出現在某個地方反複掃、漏掃的情況，實際上，随機覆蓋法不用定位、也沒有環境地圖，也無法對路徑進行規劃，所以其移動路徑基本依賴于内置的算法，算法的優劣也決定了其清掃質量與效率的高低。常見的随機式掃地機器人系統内部都會預設多種清掃模式根據一定的算法随機切換清掃模式，清掃效果完全靠清掃時間來堆砌。

随機碰撞式導航既然并非無完美，這時候更聰明的路徑規劃式清掃就應運而生。

何為路徑規劃式清掃？

掃地機器人利用導航定位系統記住起點和清掃路徑的坐标，構建環境地圖，同時計算規劃清掃線路，最終結合自身的算法進行清掃确保不跑偏。

但是，如果想讓規劃式掃地機器人完美工作，也需要一個大前提——需要建立起環境地圖并進行定位，定位-構圖-規劃-清掃四個環節一個都不能缺少。

定位技術又是路徑規劃式清掃的關鍵

如果沒有定位，構建的地圖一定不準确，地圖不準确規劃效率就低，效率太低那還不如直接買随機式掃地機器人。

常見的掃地機器人定位類型也分為三種：慣性導航、視覺導航和激光導航系統。

一、慣性導航：

慣性傳感器使用陀螺儀和加速度計得到機器人的角加速度和線加速度信息，通過積分獲得機器人的位置信息。

但是其精度也要受陀螺儀漂移、标定誤差、敏感度等問題影響，但有一個缺點：有累積誤差，随着行駛時間、距離的不斷增加，誤差也不斷增大。因此相對定位法不适合于長時間、長距離的精确定位。可以把這種算法想象成盲人摸象，盲人也可以按自己的感覺做出走出直線、旋轉180度的動作，看起來也是弓字形行走，但如果頻繁轉向、頻繁碰撞，會越來越無法保持正确的行走方向。

得益于研發成本低，慣性導航是目前市面上掃地機器人最為廣泛使用的一種定位方法，國内比較有代表的品牌就屬科沃斯。

二、視覺導航：

從技術層面來說這項技術叫做vSLAM，其原理是在掃地機器人身上裝了一個攝像頭，攝像頭通過vSLAM算法拾取和記錄沙發中的大量特征點（尤其是物體的邊角），并在運動過程中不斷追蹤這些特征點，同時不斷檢測新的特征點，由此建立一個環境地圖。

但最大特點是該技術受光照條件影響大，高動态環境精度下降，對場景複雜度要求高。

往往為了定位自己當前的位置，必須要結合其他測距傳感器，諸如陀螺儀、慣性導航設備等。由于是依靠攝像頭來完成定位，所以在光線過強或者無光的室内使用，會直接使掃地機器人迷惑，找不着東南西北，這是目前還沒有好的解決方案。

介于成本過高，該定位技術的掃地機器人售價都非常高。

三、激光導航：

通過激光測距傳感器對房間進行掃描，快速獲取距離信息；當激光投射到障礙物上時，會形成光斑，同時圖像傳感器會根據光斑的像素序号來計算到激光測距傳感器的中心距離。結合掃地機器人自身的算法，構建房間地圖，并實時定位清掃。

目前，激光導航是最為實用和效果最好的系統。

根據清掃效果和清掃覆蓋率來排序：激光導航>視覺導航>慣性導航>随機清掃。

總結：路徑規劃式清掃優于随機覆蓋法，但路徑規劃式更需要激光導航

各家算法的不同，會直接影響清掃效果和效率，不過随着科技不斷發展，這些問題都會出現新的解決或者替代方法，同時機器人應用領域還将不斷擴大，機器人工作環境會更複雜，掃地機器人路徑規劃這一課題領域還将不斷深入。

小米米家掃地機器人自從上市後得到了海外内大量用戶青睐，已經被被證明是一款被市場所需要的好産品，正是采用了激光式導航技術。而其背後研發團隊與石頭掃地機器人均為石頭科技，石頭掃地機器人是米家掃地機器人的升級叠代産品。

石頭掃地機器人在傳承第一代産品優點的基礎上帶來了各方面的軟硬件升級，并增加了拖地功能。該産品上線僅4小時即衆籌過1000萬人民币。

石頭掃地機器人采用了自研的高精度LDS激光測距傳感器，能以5×360°/秒的速度掃描房間，通過獨創的SLAM算法，準确、實時地構建房間地圖并規劃清掃路線。此外，石頭掃地機器人全身“武裝”了13類傳感器，LDS激光測距傳感器上方配備了全向壓力傳感器，頂面360度全方位應對輕微碰撞，緩沖器增加了防撞軟膠，溫柔呵護家具。沿牆傳感器以約10mm的距離，清掃牆邊縫隙，紅外回充技術讓掃地機器人何時何地都能認得回家的路，充好電後繼續清掃。

從用戶口碑、市場增長速度和多品牌入局角度來看，激光是掃地機器人品類走向成熟的裡程碑式進步，代表更好的用戶體驗，是擺脫“智障”掃地機器人的技術關鍵。

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