銀星智能以“用機(jī)器人使生活更美好”為企業(yè)使命,以“用科技賦能機(jī)器人,成為行業(yè)領(lǐng)先的創(chuàng)新平臺(tái)”為企業(yè)愿景。核心價(jià)值就是通過自己的技術(shù)創(chuàng)新和勤奮讓客戶更加輕松和更加便利。通過技術(shù)創(chuàng)新,提升掃地機(jī)器人的用戶體驗(yàn),是掃地機(jī)器人市場破局的關(guān)鍵所在,以技術(shù)創(chuàng)新為切入點(diǎn),使掃地機(jī)器人能自主學(xué)習(xí)家庭環(huán)境并進(jìn)行多層面智能規(guī)劃清掃,將智能機(jī)器人在感知與決策技術(shù)層面的優(yōu)勢,落地到家庭場景當(dāng)中,是解決掃地機(jī)器人偽智能與同質(zhì)化的新策略。
技術(shù)創(chuàng)新,砥礪前行
對于消費(fèi)者而言,掃地機(jī)器人是用于解放人力的家庭清潔工具,因此其清潔力度和智能程度是最為關(guān)鍵的兩項(xiàng)性能指標(biāo)。而對于掃地機(jī)器人來說,清潔力度和智能程度集中體現(xiàn)在機(jī)器人的“結(jié)構(gòu)、硬件、導(dǎo)航技術(shù)、AIOT”全面的機(jī)器人整機(jī)技術(shù)能力。
從結(jié)構(gòu)層面,要想使掃地機(jī)器人清潔能力大大提升,風(fēng)機(jī)作為清掃動(dòng)力部件,起著至關(guān)重要的作用。風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法往往很大程度依賴于經(jīng)驗(yàn),并且受困于空間,設(shè)計(jì)出來的風(fēng)機(jī)往往周期長,并存在性能不穩(wěn)定等問題,極大制約了智能掃地機(jī)的發(fā)展。為解決這一行業(yè)痛點(diǎn),銀星智能創(chuàng)新性地推出8kPa大吸力風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案。該方案采用專業(yè)的CFturbo流體機(jī)械軟件和仿真軟件Fluent交互式設(shè)計(jì),使風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)具有高度靈活性和可視性,極大縮短風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)周期和提高風(fēng)機(jī)性能的穩(wěn)定性。
基于家用掃地機(jī)的具體吸力需求和分機(jī)體積等需求,我們就可以得到經(jīng)過成熟理論設(shè)計(jì)的初版葉輪和蝸殼,經(jīng)過Fluent軟件的流體力學(xué)仿真模擬,可以獲得實(shí)物風(fēng)機(jī)的流場。通過風(fēng)機(jī)流場和相關(guān)數(shù)據(jù)來觀察結(jié)構(gòu)的合理性,反過來調(diào)整CFturbo葉輪和蝸殼的參數(shù),再調(diào)整風(fēng)機(jī)實(shí)物的3D模型,這樣就形成了一個(gè)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的閉環(huán)體系,最終實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的高效風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)。
在硬件方面,馬達(dá)是掃地機(jī)器人動(dòng)力的核心。采用永磁無刷直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),代替了傳統(tǒng)的有刷電機(jī)的接觸式換向器和電刷。相比于傳統(tǒng)的有刷馬達(dá),無刷直流馬達(dá)利用定子線圈回路的磁力來驅(qū)動(dòng)永久磁鐵的轉(zhuǎn)子,通過傳感器與電子電路實(shí)現(xiàn)以前利用帶刷直流馬達(dá)的電刷與整流子實(shí)現(xiàn)的電流切換。無刷直流馬達(dá)在電流與轉(zhuǎn)矩、電壓與轉(zhuǎn)速成正比這點(diǎn)上,具有直流馬達(dá)的特點(diǎn),而在結(jié)構(gòu)上則具有交流馬達(dá)的特點(diǎn),結(jié)合了兩者的優(yōu)勢。且無刷直流馬達(dá)具有外型小、輸出功率大、壽命長、無火花和干擾等優(yōu)點(diǎn)。
基于無刷馬達(dá)的研發(fā)經(jīng)驗(yàn),繼續(xù)研發(fā)D-TOF激光雷達(dá),相對于現(xiàn)有三角測距激光雷達(dá),D-TOF激光雷達(dá)體積更小、精度更高、探測距離更遠(yuǎn),更適合于家用掃地機(jī)和商用清潔機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
導(dǎo)航方案是掃地機(jī)器人最重要的技術(shù)之一,被譽(yù)為掃地機(jī)器人的“眼睛”。具有規(guī)劃式路徑模式的掃地機(jī)器人是目前市場的主流。路徑規(guī)劃依賴于機(jī)器人的定位能力和地圖構(gòu)建能力,目前應(yīng)用的主要技術(shù)是SLAM,中文稱作同時(shí)定位于地圖創(chuàng)建。Localization,定位,在給定地圖的情況下,估計(jì)機(jī)器人的姿態(tài)。Mapping,建圖,在給定機(jī)器人姿態(tài)的情況下,估計(jì)環(huán)境地圖。
SLAM的難點(diǎn)在于實(shí)時(shí)地進(jìn)行自我定位和構(gòu)圖。SLAM可以理解為,機(jī)器人在未知環(huán)境中,從一個(gè)未知位置開始移動(dòng),在移動(dòng)過程中,依據(jù)內(nèi)置傳感器來估計(jì)位置和地圖構(gòu)建進(jìn)行自身定位,同時(shí)在自身定位的基礎(chǔ)上建造增量式地圖,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自主定位和導(dǎo)航。
而按照傳感器的不同,SLAM可以分為三大類:一是基于IMU的慣性導(dǎo)航。二是基于LDS激光測距傳感器的SLAM;三是基于攝像頭的視覺SLAM,即VSLAM。按算法不同,我們可以將SLAM分成基于濾波的SLAM,基于圖優(yōu)化的SLAM。稍微提一下,現(xiàn)在也有學(xué)者研究基于深度學(xué)習(xí)的SLAM。其中,激光SLAM起步更早,產(chǎn)品落地已經(jīng)比較成熟;而VSLAM技術(shù)相對于激光SLAM,對環(huán)境光干擾能力較弱,激光雷達(dá)在實(shí)現(xiàn)SLAM的同時(shí)也可以起到障礙物避障、沿墻等功能。
一個(gè)SLAM系統(tǒng)一般包括了傳感器數(shù)據(jù)輸入模塊、前端模塊、后端模塊,和輸出模塊。輸入模塊,一般包括兩類數(shù)據(jù),運(yùn)動(dòng)傳感器數(shù)據(jù)(里程計(jì)、IMU等),以及路標(biāo)觀測傳感器數(shù)據(jù)(攝像頭、激光雷達(dá)、TOF、聲吶等)。前端模塊,一般是處理傳感器數(shù)據(jù),以及數(shù)據(jù)對齊,幀間匹配等問題。后端模塊,一般是結(jié)合前端的信息,進(jìn)行位姿優(yōu)化,包括回環(huán)檢測和后端優(yōu)化。
在目前的掃地機(jī)器人市場中,多以激光導(dǎo)航技術(shù)為主。在高性能上,如今銀星智能的慣性導(dǎo)航互補(bǔ)方案已可以完全媲美市場同類型的激光導(dǎo)航方案。
考慮到每一個(gè)掃地機(jī)器人都是家庭大數(shù)據(jù)的入口,在物聯(lián)網(wǎng)方面,銀星智能通過自研APP與物聯(lián)網(wǎng)公司的投資,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化、用戶數(shù)據(jù)管理、版本跟蹤、用戶自畫像、圖形化編程等多種功能,使家用掃地機(jī)器人在未來智能家居中起到核心作用。
家用掃地機(jī)器人、商用清潔機(jī)器人、搬運(yùn)/配送機(jī)器人在不同的環(huán)境下都是獨(dú)立的數(shù)據(jù)入口,在當(dāng)下5G高速通訊時(shí)代,大數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、使用以及與深度學(xué)習(xí)、人工智能的結(jié)合,會(huì)有更大的應(yīng)用市場空間。在此前提下,銀星智能開始了自己的云平臺(tái)開發(fā)之路?!般y星云”自研IOT平臺(tái)是提供物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備入網(wǎng)的引擎,核心中轉(zhuǎn)站,可以將所有設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)MQTT協(xié)議入網(wǎng),并在設(shè)備授權(quán)的情況下安全通過手機(jī)APP進(jìn)行控制。
加速智能,共創(chuàng)未來
除了行業(yè)中已開始落地的技術(shù),對行業(yè)未來發(fā)展所需要的技術(shù)也開始做前瞻性預(yù)言。
3D視覺,就是銀星智能研究的方向之一,目前行業(yè)中主流的有雙目視覺和3DTOF兩種3D視覺測量技術(shù)。雙目技術(shù),是目前較為廣泛的3D視覺系統(tǒng),它的原理就像我們?nèi)说膬芍谎劬Γ脙蓚€(gè)視點(diǎn)觀察同一景物,以獲取在不同視角下的感知圖像,然后通過三角測量原理計(jì)算圖像的視差,來獲取景物的三維信息。但它對于環(huán)境光照非常敏感,受光照角度變化、光照強(qiáng)度變化等環(huán)境因素的影響,拍攝的圖片亮度差別會(huì)比較大,這無疑加大了對算法的要求。另外兩個(gè)攝像頭間距限制了其測量范圍。TOF(TimeOfFlight)飛行時(shí)間法成像技術(shù),它的原理是通過給目標(biāo)物連續(xù)發(fā)送光脈沖,然后用傳感器接收從物體返回的光,通過探測光脈沖的飛行時(shí)間來得到目標(biāo)物距離。目前,銀星智能同時(shí)開展了雙目視覺和3DTOF相關(guān)的SLAM、物體識(shí)別等研究,相信在未來會(huì)看到更多創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)品。
定位導(dǎo)航技術(shù)可以解決機(jī)器人本身的感知問題,而人機(jī)交互技術(shù)可以解決人和機(jī)器的交流問題。隨著傳感器和路徑算法的應(yīng)用,目前市面上的掃地機(jī)器人已經(jīng)具備獨(dú)立規(guī)劃清掃路徑、斷點(diǎn)續(xù)掃、多地圖保存、智能分區(qū)等眾多功能。但在個(gè)性化消費(fèi)時(shí)代,用戶在選購產(chǎn)品已不局限于功能需求,情感上的滿足成為購買的決定因素之一。作為智能化程度最高的清潔類產(chǎn)品,掃地機(jī)器人在當(dāng)今“萬物互聯(lián)”轉(zhuǎn)型的大浪潮中,也獲得了更加廣闊的發(fā)展空間。
在行業(yè)技術(shù)上,銀星智能不但自研,還引入了“賽馬機(jī)制”。即銀星智能不但自己做技術(shù)創(chuàng)新,還會(huì)引進(jìn)外部的先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的互相彌補(bǔ),查缺補(bǔ)漏。深耕行業(yè)15年的銀星智能,走到今天,我們不再滿足于“今天又攻克了一項(xiàng)技術(shù)難題”,而是要“讓整個(gè)行業(yè)去努力填補(bǔ)領(lǐng)先的市場需求”。打造行業(yè)技術(shù)生態(tài)鏈,不僅可以使掃地機(jī)器人各模塊擁有最先進(jìn)的技術(shù),優(yōu)化產(chǎn)品的使用體驗(yàn),更能促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的共同進(jìn)步,為掃地機(jī)器人產(chǎn)品進(jìn)入全球億萬家庭貢獻(xiàn)新力量。
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