近年來，隨著服務機器人產(chǎn)業(yè)技術的不斷進步，產(chǎn)品的不斷迭代，以及家具生活方式的逐漸智能化，我國掃地機器人銷量以驚人的速度增長。捷孚凱零售監(jiān)測的數(shù)據(jù)顯示，近五年我國掃地機器人零售量復合增速已經(jīng)超過50%。截至2017年12月，我國掃地機器人零售量市場規(guī)模已達332.5萬臺，零售額約44億元。然而， 2019年上半年，隨著人口紅利消失、市場需求飽和，掃地機器人的增長明顯開始放緩。據(jù)中怡康零售監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，掃地機器人線上銷售量同比下降10.4%。受家電行業(yè)整體外部環(huán)境的影響，據(jù)奧維云網(wǎng)(AVC)推總數(shù)據(jù)顯示，2019年上半年，吸塵器市場規(guī)模為91.2億元，同比僅增長5.4%;零售量為1041萬臺，同比提升1.9%，從產(chǎn)品結構來看，掃地機器人已經(jīng)拖累了吸塵器大盤的增長。除了外部因素之外，掃地機器人產(chǎn)品“偽智能”、“不實用”等負面評價也在一定程度上降低了消費者的購買意愿，行業(yè)亟需進行技術升級。

不斷進化的感知模塊

說到掃地機器人行業(yè)的技術升級，就不得不提到掃地機器人的核心之一——感知模塊。隨著深度學習、機器視覺等人工智能技術的不斷發(fā)展和進步，掃地機器人產(chǎn)品的迭代速度有目共睹，逐漸由早期的機械式向如今的智能方向演進。在這一發(fā)展歷程中，行業(yè)普遍認為可將市面主流機型大致分為三個階段：第一代的隨機清掃、第二代的規(guī)劃式清掃以及第三代的導航建圖式清掃。相比第一代隨機清掃，后二者都具備路徑規(guī)劃能力，但不同的感知核心仍舊為這些掃地機器人賦予了不同效能的工作能力。

隨機清掃式的掃地機器人清掃效率和質量大概率仰賴算法的優(yōu)劣，反復清掃或大面積漏掃的情況非常普遍。該模式在掃地機器人概念誕生之初廣為應用，然而由于并未切中消費者的痛點，不能實現(xiàn)解放雙手的目標，后逐漸為規(guī)劃式產(chǎn)品所替代。

普通的規(guī)劃式產(chǎn)品，比起隨機清掃，在掃地機器人的行走路線算法上做了大幅優(yōu)化，并配備了諸如陀螺儀等傳感器，幫助掃地機器人以相對規(guī)整及高效的路線進行清掃。

隨著傳感器技術的不斷革新與發(fā)展，應運而生的第三代掃地機器人產(chǎn)品具備了導航建圖、全局規(guī)劃的能力，從源頭上真正大幅提高了掃地機器人的清掃效率。SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)的含義是即時定位與地圖構建，指的是機器人在自身位置不確定的條件下，在完全未知環(huán)境中創(chuàng)建地圖，同時利用地圖進行自主定位和導航。也就是說，掃地機器人需要在未知環(huán)境中從一個未知的位置開始移動，在移動過程中根據(jù)位置估計和傳感器數(shù)據(jù)進行自身定位，同時建造增量式地圖。

新一代掃地機器人的競爭是SLAM技術的戰(zhàn)場

目前依據(jù)傳感器及SLAM技術的不同，具備SLAM能力的第三代掃地機器人產(chǎn)品又可以分為基于LDS激光測距傳感器的掃地機器人產(chǎn)品以及基于機器視覺(vSLAM)的掃地機器人產(chǎn)品。激光SLAM由于起步早，目前體系和框架已趨于穩(wěn)定，產(chǎn)品落地相對成熟，主要分為單線式和多線式，目前市面上大多數(shù)建圖規(guī)劃的掃地機器人產(chǎn)品都屬于這個范疇。但其高昂的造價以及無可避免的凸起式的硬件結構使得掃地機器人機身厚度增加，降低了掃地機器人的通過性。而vSLAM方案作為以攝像頭為傳感器的導航方案，相比LDS方案來說，能夠以相對低廉的成本采集到更加豐富的數(shù)據(jù)。隨著手機行業(yè)對鏡頭的強勁需求，攝像頭/鏡頭制造及相關vSLAM技術發(fā)展迅猛，很快就引起了各大掃地機器人廠商的重視。早在2010年，三星就曾經(jīng)發(fā)布過vSLAM掃地機產(chǎn)品;2015年前后，Dyson及iRobot等國外知名企業(yè)亦試水機器視覺;但vSLAM方案的掃地機器人真正進入國人視野要一直到2019年上半年，小米率先發(fā)布了米家掃地機器人1S，配備激光+單目視覺的融合方案;國內(nèi)掃地機器人頭部廠商科沃斯亦不甘人后，發(fā)布了國內(nèi)首款純單目視覺的掃地機器人產(chǎn)品DJ65;小米緊隨其后，很快又發(fā)布了全新的純單目視覺方案的掃地機器人產(chǎn)品1C。

事實上，RGBD傳感器也可分為結構光、ToF、視覺方案等幾種主流方案。ToF及結構光方案由于高昂的造價，以及極易受環(huán)境光照影響等原因，目前并未成為掃地機器人的首選vSLAM方案。而視覺方案依靠其高性價比，在一眾RGBD方案中脫穎而出，成為各大廠商布局vSLAM產(chǎn)品的關鍵。在視覺方案中，又分為單目方案和雙目方案。單目視覺僅利用一臺攝像機完成定位工作。單目攝像頭在單幀圖像中，無法確定距離物體的真實距離，只能通過相機的運動，利用多幀圖像形成三角定位，來進行距離測量。而雙目視覺定位是指通過三角測量原理來對目標點的三維空間位置進行定位。雙目視覺定位算法流程包括相機標定、雙目標定、圖像處理、特征檢測、立體匹配、三維測量和姿態(tài)測量。

以現(xiàn)有的單目朝天方案來說，由于其攝像頭朝天，帶來的局限性是無法進行依托視覺的避障，亦無法保證全局式的建圖及導航規(guī)劃;因此主流單目方案仍舊是通過碰撞來實現(xiàn)邊界探索。而雙目方案可通過三角定位方式實現(xiàn)精準的距離測量，從而實現(xiàn)無接觸式的避障與清掃，不破壞家具，不碰撞兒童、寵物及其他生活用品。除此以外，雙目方案在配備更高性能鏡頭和更強算力處理芯片的情況下能夠實現(xiàn)環(huán)境及物體的識別，比起其他方案，在家庭環(huán)境中具有更強的魯棒性，能夠識別蚊帳、窗紗等較高透光性的物體，防止異物的卷入，甚至可實現(xiàn)雙目跟隨，實現(xiàn)更有目的的高效清掃策略。換言之，雙目SLAM方案是一項適用性更強，且能夠大幅提高掃地機器人智能化水平的導航技術。

結語

在剛剛落幕的ICCV2019上，“3D”這個詞在投稿論文的關鍵詞排名中位列第四，足以證明在AI技術發(fā)展的大環(huán)境中，越來越多的行業(yè)和領域開始關注到3D相關的技術和應用。掃地機行業(yè)如何突破現(xiàn)有的發(fā)展瓶頸，更智能的導航和清掃方案必將成為各大廠商攻堅的核心。筆者關注到，國內(nèi)雙目視覺的頭部企業(yè)已經(jīng)開始積極布局雙目視覺掃地機器人的相關技術。據(jù)公開資料顯示，國內(nèi)知名雙目三維視覺技術提供商小覓智能(MYNTAI)日前公示了多項雙目視覺掃地機器人的相關的集成專利。

2019年，掃地機行業(yè)正在加速洗牌，整體增速放緩，強者恒強，弱者積貧積弱的馬太效應愈發(fā)凸顯。多元化布局，在技術上尋求突破，正是各大廠商能否在日益激烈的角逐中站穩(wěn)腳跟，以及整個行業(yè)環(huán)境能否在2020年迎來融冰回暖的關鍵。

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