如何擁有 聰明腦 掃地機器人定位技術全解析

家務，是我們日常面對的一大難題。雖然並不會浪費過多時間，但是每天都需要完成掃地這樣的工作，卻也讓工作一天的人們有些頭疼。掃地機器人的出現，則有效地解決了這個問題。曾經，掃地機器人僅能憑藉「本能」，在家中的地面上胡亂行走，以擴大覆蓋面積，從而達到清掃家中地面的目的。但如今市場上的掃地機器人，則大都開始使用一些定位技術，讓掃地機器人可以「明白」自己所處的位置，以及應該前往的位置。在這些技術下，掃地機器人不再僅僅雜亂無章的工作，而是以最短的時間及路徑完成地面的覆蓋。究竟這些技術是如何做到的？今天，小編就帶大家了解掃地機器人所使用的定位技術。

相較於野外的定位方式，掃地機器人的工作環境決定了它需要對環境感知更精確。從定位方式來看，可分為相對定位和絕對定位兩種。相對定位可在短時間內實現定位，精度較高，且穩定性較好，但隨著時間和距離的增加，誤差不斷累計最終將超過定位所允許的最大誤差範圍，對定位精度造成影響。絕對定位由於測位方式不同，所測位置在時間和空間上有著相互獨立的特性，不會因為長時間使用造成定位失敗，但這類定位方式容易受到包括雜訊、環境以及信號等因素的干擾，可能會在短時間內形成較大擾動。

掃地機器人相對定位技術

碼盤法是相對定位法中成本最低廉的方法。它的定位原理是使用安裝於車輪上的光電碼盤對轉過的車輪數進行計算，通過位移量計算機器人所處位置。但這樣的計算方式誤差較大。

在相對定位中，航位推演算法是一種經典定位方法，同時也是應用最為廣泛的方法。這種方法通過布置在掃地機器人上的感測器以獲取運動信息，並通過遞推累計工時對掃地機器人的相對位置進行估算。例如安裝在掃地機器人上的碼盤、陀螺儀等。

使用慣性感測器及陀螺儀得到機器人的角加速度及線加速度參數，通過數學積分求得機器人的位置。這樣的定位方法在定位精度方面優於碼盤法，但由於各參數在測定時存在誤差，在長時間積累下誤差將不斷擴大，因此其定位精度會隨時間、距離增加而降低。

掃地機器人絕對定位技術

絕對定位主要是指機器人使用外界參照物進行對照，通過比對與參照物之間的距離進而估算所處位置的定位方法。這其中包括基於信標的定位、基於視覺的定位以及環境地圖模型匹配定位。

基於信標的定位的方式原本應用在航海、航空領域內，通過無線電基站給出的電波實現定位。在室內，掃地機器人所需要做的，則是使用已知信標的位置，計算出掃地機器人與信標之間的相對距離，在將這個距離固定，帶入已知信標位置後，得出掃地機器人所處的絕對位置。使用信標定位需要同時滿足三個條件，即信標固定且已知絕對坐標，信標具備主被動特徵且易於識別，信標的位置可從室內更方面檢測。對於這類定位系統來說，必須依靠已知的信標和機器人身上安裝的感測器對信標進行掃描，這也需要一系列感測器技術。基於信標的定位方式可完成實時測量，也不存在誤差積累，但這一方法的成本及維護費用較高。

環境地圖模型匹配定位，則是使用掃地機器人所配備的感測器，對周圍環境進行掃描探測，繪製出具備細節的地圖。在與儲存在機器內部的地圖匹配後，可通過異同點判斷得知其目前所處位置。但這一方法也有其局限性，由於掃描精準度目前仍無法滿足複雜場景的掃描，在這些場景下，掃地機器人往往會不夠準確，因此只適用於環境構造簡單的場所。

目前許多掃地機器人不僅搭載了各類感測器，甚至還用上了攝像頭，這類通過類似人類「視覺」方式定位的方法，便是基於視覺的定位。基於視覺的定位共分為單目視覺和雙目視覺兩種，區別便在於使用攝像頭的個數。單目視覺僅具備一個攝像頭，無法觀察精確的三維圖像，因此適用範圍有限。雙目視覺則是通過位於左右兩側的兩個攝像頭，對環境進行觀測。利用視差原理，左右兩側攝像頭僅需要對應同一點，便可以計算三維環境中的位置信息。由於近幾年機器人識別模式方面的技術和經驗不斷積累，基於視覺定位的機器人開始成為廠商們關注的熱點。

當今世界，智能化已經成為家電產品發展的一大重要趨勢，許多具備智能的家電產品都讓人們的生活更便捷。其中，掃地機器人以其獨特的功能性引起了許多消費者的關注。儘管越來越受到歡迎，有些消費者仍舊認為，掃地機器人每天這樣花費大量時間四處亂撞進行清掃，其實並不實用。而不斷進步的定位系統，其實正代表了掃地機器人的「智力水平」，在這些技術的加持下，未來掃地機器人或許將成為類似冰洗空這樣的必備家電，走入我們的家庭生活。

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