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

2016-02-25

  因?yàn)槿ツ昱d起的家用機(jī)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(jī)器人沒賣出去多少,倒是這項(xiàng)技術(shù)被商業(yè)化相對成熟的分支掃地機(jī)器人盯上了,并美其名曰“經(jīng)歷十多年的盲掃,掃地機(jī)器人終于迎來了智能的春天”。

  因?yàn)榧夹g(shù)還在早期,目前國內(nèi)支持智能導(dǎo)航的掃地機(jī)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(dòng)云合,在這個(gè)技術(shù)還沒普及的時(shí)候,就給它來了個(gè)驚爆行業(yè)價(jià)——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(jī)做智能導(dǎo)航的首選),除了國外Neato這個(gè)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(jià)格分別是4999和3999(標(biāo)準(zhǔn)款)。

  以同一個(gè)品牌的普通掃地機(jī)和帶智能導(dǎo)航的掃地機(jī)看,科沃斯生產(chǎn)的1199的魔鏡S和1799地寶朵朵,價(jià)格對比它自己生產(chǎn)的4999的地寶9系價(jià)格,在消費(fèi)者的眼里,加入智能導(dǎo)航系統(tǒng)后,掃地機(jī)的價(jià)格直線上升2000-3000元,比當(dāng)前出貨量最大的千元掃地機(jī)貴了不少,但如果有人告訴你這個(gè)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(jī)指日可待,你還會(huì)為4999的智能導(dǎo)航買單嗎?

  有人做了個(gè)200塊的智能導(dǎo)航模塊

  便宜歸便宜,在驚喜的同時(shí),很多人會(huì)問,這個(gè)200塊的模塊到底怎么樣?雷動(dòng)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(jī)器人多了后,每一個(gè)從業(yè)者談到智能導(dǎo)航的時(shí)候都會(huì)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(yùn)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(yùn)算起來比較耗電耗內(nèi)存,很難做到實(shí)時(shí)顯示。目前很難達(dá)到實(shí)用的效果。因此實(shí)際應(yīng)用中多采用Kinect、RealSense等發(fā)出主動(dòng)紅外結(jié)構(gòu)光結(jié)合紅外攝像頭進(jìn)行測距,其技術(shù)也相對較為成熟。

  激光雷達(dá):向目標(biāo)發(fā)射激光探測信號(hào),然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)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(shí)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(shí)光學(xué)測距中技術(shù)較為細(xì)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(dòng)光測距與主動(dòng)光測距。大家都知道與人類雙眼測距模式相同的被動(dòng)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(jì)算平臺(tái),因此對于需要低功耗的移動(dòng)平臺(tái)卻無法滿足需求,所以我們做了這東西。

  這個(gè)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(jì)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)2D法

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

 

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  最上面一個(gè)結(jié)構(gòu)光發(fā)射器,中間一個(gè)常規(guī)RGB攝像頭。最下面一個(gè)紅外攝像頭(里面內(nèi)置了一個(gè)濾光器,當(dāng)射出去的光反射回來的時(shí)候,只接受紅外線)。

  算法上有什么創(chuàng)新點(diǎn)

  大家都知道激光雷達(dá)有兩種算法:

  第一種是通過測量激光飛行時(shí)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(shí)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(zhǔn)的時(shí)間測量。需要專用處理芯片,而芯片價(jià)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(gè)110度的扇形面,面里一次圖像就可以讀取720個(gè)點(diǎn),一秒可以讀取10幀的圖像,一圈布三個(gè)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(gè)例子,有個(gè)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(yùn)算,我們自己優(yōu)化的算法改為三次迭代,這樣運(yùn)算過程就少了一個(gè)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(jī)采取低成本的,穩(wěn)定性和性能就是個(gè)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(gè)小時(shí)的壽命,亦不受震動(dòng)環(huán)境的干擾,目前10幀,理論上達(dá)到60幀也是可以的。

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

  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(gè)技術(shù),會(huì)用到的人怎么看

  隨后,雷鋒網(wǎng)咨詢了相關(guān)掃地機(jī)廠家,?,斕貟叩貦C(jī)的相關(guān)人士告訴雷鋒網(wǎng)。

  這個(gè)7.5cm高的部件若是學(xué)市面上的掃地機(jī)放在頂部,要做到超薄,不然會(huì)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(huì)太在乎,主要是它的識(shí)別率和它的精確度,能否指導(dǎo)機(jī)器人達(dá)到最高的清掃面積率。另外價(jià)格在200塊左右,只要后期算法妥當(dāng),還是可以接受的。

  另一家服務(wù)掃地掃地機(jī)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(shí)物不好評價(jià)精度,不過掃描范圍僅大于90度不遠(yuǎn)會(huì)有局限,掃地機(jī)核心還是后面的算法,不能單獨(dú)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(jī)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(huì)比較注重穩(wěn)定性、精確導(dǎo)航和更加智能這3點(diǎn)。(會(huì)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(jìn);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(jī)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(xiǎn)的。

  國內(nèi)另一家號(hào)稱自主研發(fā)的以內(nèi)機(jī)器人相比,它同樣用的激光,但它用的單束激光,通過掃地機(jī)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(shí),必須重新轉(zhuǎn)一圈的做法在消費(fèi)者眼里看起來,雖然獨(dú)創(chuàng),但并不是那么智能。

  所以這個(gè)不走尋常路的廉價(jià)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(jià),用雷動(dòng)云合自己的話說,在沒有專利糾紛的前提下,要把掃地機(jī)的價(jià)格降到2000塊之內(nèi)。

  從價(jià)格的角度怎么看

  目前專門給掃地機(jī)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(jí)別,除了單獨(dú)的激光雷達(dá)外包完整的算法(實(shí)際量產(chǎn)供貨應(yīng)該比這個(gè)價(jià)格低一些);廠家自研的,以內(nèi)機(jī)器人現(xiàn)在用的方案從單純物理造價(jià)(一個(gè)攝像頭、一個(gè)激光束)看,不超過300塊。

  但某掃地機(jī)業(yè)內(nèi)人士透露,一般掃地機(jī)這個(gè)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(gè)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(jià)格還控制在200塊左右的廠家,選擇從方案商那里拿貨會(huì)比自研的可能性大很多,特別是某一家廠商才用這個(gè)方案后,其它廠家迫于市場競爭壓力也會(huì)跟進(jìn)拿貨。

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

  低價(jià)背后是家用機(jī)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(dòng)云合一開始就把自己往低價(jià)的路上拉?

  這兩年人機(jī)交互已經(jīng)進(jìn)步很多了,但有個(gè)前提,5年之內(nèi),大家還會(huì)覺得人工智能這個(gè)事情很low,管家機(jī)器人現(xiàn)在可以做很多實(shí)用性的東西,用戶還會(huì)把它當(dāng)做一個(gè)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(jī)器人,我說你不論是做3萬,3千還是30萬的機(jī)器人,你的產(chǎn)品給人的感覺其實(shí)是一樣的,這是對當(dāng)前人工智能技術(shù)的一個(gè)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(shí)候,覺得這是一個(gè)讓人覺得不虧的價(jià)位。

  聽罷,雷鋒網(wǎng)想起了家用機(jī)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(jī)器人的有志青年很用心的做了一款產(chǎn)品,價(jià)格也定的相當(dāng)?shù)挠兴疁?zhǔn),滿心憧憬借著時(shí)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(fèi)電子,一改過去山寨大國的本色。

  但到了年底的時(shí)候,真實(shí)的出貨量數(shù)字讓這些有志青年看到5年內(nèi)家用機(jī)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(dāng)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(diǎn)上做的這個(gè)決定,是正確還是錯(cuò)誤呢,我們只能說曲線救國可以,但有個(gè)底線,絕不能再次回歸山寨了。


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