雷鋒網(wǎng)「新智造」按：iRobot是全球知名掃地機(jī)器人公司，其在機(jī)器人技術(shù)方面也有頗多學(xué)術(shù)性研究，近日IEEE Spectrum上發(fā)表了一篇關(guān)于iRobot CEO Colin Angle的采訪，里面闡述了一些關(guān)于掃地機(jī)器人的技術(shù)性問題，雷鋒網(wǎng)對此進(jìn)行了編譯，全文如下。

Colin Angle是知名掃地機(jī)器人制造商iRobot的首席執(zhí)行官，最近我們和他進(jìn)行了一番交流。從我們溝通的結(jié)果來看，預(yù)計(jì)未來六個(gè)月左右，真空吸塵式的掃地機(jī)器人將能夠更深入地了解我們的家居情況，還能理解更復(fù)雜的環(huán)境，功用也比以往強(qiáng)大得多。具體來說，它們會(huì)繪制兩次大掃除期間持續(xù)適用的地圖。借助這些地圖，掃地機(jī)器人將能夠分辨并記住家里的那些房間，隨之調(diào)整它們的清掃行動(dòng)（另一款掃地機(jī)器人品牌Neato也具備這種類似的本領(lǐng)）。舉個(gè)例子，假如掃地機(jī)器人知道你家的廚房在哪里，它就能響應(yīng)類似“去打掃廚房”這樣的指令，或者根據(jù)需要的頻率自動(dòng)打掃廚房。

在今年九月舉行的國際智能機(jī)器人與系統(tǒng)大會(huì)（IROS）上，我們得以一窺iRobot實(shí)現(xiàn)上述預(yù)測的方式，并看了看該公司能將掃地機(jī)器人室內(nèi)導(dǎo)航的速度和效率提升到多高的水平。事實(shí)上，全新解決方案可能和傳統(tǒng)掃地機(jī)器人有很大差距，而像那種只配置了碰撞傳感器的老款（平價(jià)）掃地機(jī)器人Roomba，甚至也有了改進(jìn)的可能。

iRobot在此試圖解決的問題是，如何讓混亂的占據(jù)柵格地圖發(fā)揮作用。占據(jù)柵格地圖是一種二叉圖。它體現(xiàn)了一個(gè)既定空間有沒有物體占據(jù)。在到處移動(dòng)時(shí)，像Roomba那樣的機(jī)器人無論何時(shí)碰到什么東西，不管它是一堵墻、一個(gè)桌腿還是一只鞋，它都會(huì)添加到占據(jù)柵格地圖里。你可能估計(jì)到了，吸塵器掃地機(jī)器人創(chuàng)建的占據(jù)柵格地圖并不能十分準(zhǔn)確地反映家中的房間，但通過一點(diǎn)圖像處理，這種地圖看起來也不是很離譜。

接下來的行動(dòng)就有難度了。運(yùn)用連老款Roomba都有的那種中央處理器（CPU）功能，占據(jù)柵格地圖需要分割為不同的房間，而且分割的方式要對人類居家清潔有意義。分割完成后，機(jī)器人就可以盡可能規(guī)劃最有效率的清掃方案。

iRobot公司開創(chuàng)了一種名為RoomsSeg的方法，它能改變以上第一張圖里那種占據(jù)柵格地圖，將一團(tuán)亂麻的占據(jù)柵格地圖變?yōu)榉指畹皿w的地圖，清晰辨別主人家里所有不同的房間和走廊?，F(xiàn)有的技術(shù)也能這樣改良占據(jù)格柵地圖，但它們往往在計(jì)算方面成本不菲。如果運(yùn)用那樣的技術(shù)，機(jī)器人需要將地圖上傳，進(jìn)行云計(jì)算處理。這種方式不但耗時(shí)間，而且要求機(jī)器人要將主人家里的數(shù)據(jù)全部公布到互聯(lián)網(wǎng)上。這可能令人不安。而機(jī)器人自行解決的方法效率會(huì)高得多，也更得當(dāng)。

RoomsSeg并不是簡單地把家里的平面圖分割成塊，而是設(shè)法保證端產(chǎn)品有實(shí)際意義。比如它可能嘗試用電腦程序算法分割長的走廊，或者把格局并非正方形的大房間再分割一下。研究人員開發(fā)了一套保持室內(nèi)整潔的規(guī)則：將走廊確定為“寬度和走廊主方向的寬度相同的地區(qū)”，同時(shí)如果房間一般都比走道大，就根據(jù)每個(gè)房間彼此相連的開放大空間，確認(rèn)每個(gè)房間的位置。

短期內(nèi)，繪制這樣的占據(jù)柵格地圖將幫助Roomba以對人類有實(shí)效的方式，系統(tǒng)地打掃清潔。而且，和沒有利用這種地圖只是隨機(jī)打掃相比，Roomba的清潔速度和效率都會(huì)極大提升。在IROS上發(fā)表的論文中，iRobot的工程師這樣寫道：

“適用傳統(tǒng)的系統(tǒng)性方法，總共需要2.32小時(shí)完成清潔，其中0.52小時(shí)用于跟蹤路徑移動(dòng)，1.8小時(shí)用于清潔，逐個(gè)房間掃地的時(shí)間只有1.9小時(shí)，其中0.3小時(shí)跟蹤路徑移動(dòng)，真正打掃用1.6小時(shí)?？傮w而言，打掃清潔的執(zhí)行時(shí)間可以減少18%，跟蹤路徑移動(dòng)的時(shí)間可減少37%，為避免碰撞而減速的時(shí)間可減少34%”

目前iRobot要依靠用戶手動(dòng)標(biāo)注占據(jù)格柵圖里分割好的房間。用戶必須告訴機(jī)器人哪間房是廚房，哪間是客廳，哪間是臥室，諸如此類。用戶需要通過iRobot的應(yīng)用完成這些房間標(biāo)注。不過我們預(yù)計(jì)，機(jī)器人應(yīng)該會(huì)收集到足夠的數(shù)據(jù)，要是配有更精密的傳感器，機(jī)器人就更有可能得到充足的數(shù)據(jù)。因?yàn)樵诮邮芘嘤?xùn)之后，根據(jù)碰到的障礙，它們可以更可靠地估計(jì)，置身于哪個(gè)房間。不論怎樣，房間分割并標(biāo)注后，你將能夠安排什么時(shí)候打掃哪些房間，也能包容各類新型智能家居應(yīng)用。就像Colin Angle在我們上次采訪時(shí)暗示的那樣。（iRobot也已經(jīng)宣布，Roomba現(xiàn)在支持自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)IFTTT的功能。）

至于這些設(shè)想何時(shí)能成為現(xiàn)實(shí)，iRobot上述IROS論文稱，RoomsSeg“在數(shù)千個(gè)獨(dú)立的占據(jù)柵格地圖上做了內(nèi)測?！边@暗示，這種方法對iRobot奏效。理論上說，該公司可能只要扳動(dòng)開關(guān)，就能帶來我們期待已久的連續(xù)智能化地圖。我們比以往更為樂觀地預(yù)計(jì)，這是我們會(huì)很快看到的新功能。

VIA spectrum

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