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程序算法—随机碰撞寻路式扫地机器人的核心

时间:2012-2-27来源:www.bblqs.com 作者:爸爸乐轻松

    智能清洁机器人,虽然在大多数国人眼里这是非常陌生的数字智能化家电,但不可否认它现在正悄悄走近我们的生活。爸爸乐轻松网预言2012年将是智能扫地机器人销量爆发性增长的一年,越来越多的消费电子类产品厂家如三星、LG、东芝、松下等纷纷进军智能吸尘器市场,整个行业呈现百发齐放的态势。纵观市面上的智能扫地机器人产品,我们可以简单的把它们分为两类:一类是今天文章的主角——以iRobot Roomba为代表的随机碰撞寻路式扫地机器人,另一类则是以Neato XV-11为代表的自主路径规划式扫地机器人。

    智能扫地机器人的技术难题并不在如何设计机器本身,或如何让清洁装置更先进,而在于如何让机器能在规避家具等障碍物的同时又能尽可能多的覆盖清扫区域,这个看起来矛盾但又是必须完成的事情,对智能化机器人来讲是非常困难的事情:就好比一个黑暗而又结构复杂的盒子里放了一只老鼠,而你却要这只老鼠仅凭触觉爬完每一个地方。这需要智能机器人拥有极其先进的智能化程序,这个智能化程序就是随机碰撞寻路式扫地机器人的核心:程序算法

iRobot Roomba 610
图:iRobot Roomba 610(即韩版Roomba 570)

    美国iRobot公司专注智能机器人领域二十二载,丰富的经验和顶尖的研发队伍成就了Roomba系列扫地机器人辉煌的销售记录,截至2011年底iRobot Roomba已累计销售6,000,000台。iRobot Roomba是随机碰撞寻路系统的典型代表,这种寻路系统的核心算法:即在没有定位参照物的情况下,采用仿生昆虫的碰撞模式,进行反复的清扫工作并力求尽可能多的达到100%覆盖率。它没有类似Neato RPS或Mint 北极星之类的导航系统,而使用一种称为iAdapt智能化清扫技术的专利技术,这是一种由Common Lisp语言开发,并有着天文数字般行数复杂的程序控制的先进算法。

    iAdapt智能化清扫技术智能化清扫技术是一种软、硬件相结合的智能化AI清扫系统,硬件由Roomba前方的若干红外探测器、底部灰尘侦测器和落差传感器、毛刷胶刷边刷测速系统等等组成,而由Common Lisp编写的智能化AI软件则是iRobot公司的核心竞争力,不夸张的讲:如果Roomba的板载程序遭到破解,那么iRobot公司的股票瞬间崩盘。通过Roomba的硬件传回的信息,iRobot自身的软件可以对回传信息进行分析,根据红外回传信息的强度、范围、高度、转速、电流大小、阻力等参数,计算出前方障碍物大致形状,再经过软件的处理运算,得出的结果就是Roomba下一步清洁方式,Roomba以每秒60次的速度计算周边障碍物的情况,同时根据所处环境作出40余种清扫动作,如围绕、折返、螺旋、贴边、转身等等。

    国产扫地机器人的最大软肋并非机器本身做工不好,也并非清扫部件设计不好造成扫不干净,而是软件算法上的技不如人,用简单的类似“IF 撞墙 THEN 转弯”之类语句组成的程序,不足以应付各种家庭出现的复杂情况,而iRobot公司的产品,是在经过无数次的编码修改、无数次的实地测试,完全凭借积累让算法无限制的扩充扩充再扩充,足以让它应对各种情况。

    随机碰撞式寻路系统已经被iRobot公司发挥到了极致,进一步改良算法本身的空间已经很小,未来的智能扫地机器人的发展方向,必然是会向着效率更高的自主路径规划式寻路系统前进,爸爸乐轻松下次将为大家带来《定位引擎—自主路径规划式寻路系统的核心》一文。

相关链接:
定位引擎—自主路径规划式寻路系统的核心

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