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掃地機器人,是人工智障還是人工智能

2019/11/6 13:41:19 來源:互聯網 編輯:匿名


成年人最崩潰的瞬間有哪些?

“周末做家務”必須榜上有名。

你工作了一周,每天都是9點上班、9點下班,要么和客戶扯皮心力交瘁,要么改方案死了無數腦細胞,累死累活好不容易周末了,卻發現家里又變得臟兮兮的。

特別地,如果你生活在北京這樣的北方城市,等待你的可不是什么周末明媚的陽光,而是陽光照射下的灰塵——是的,北方城市室內的地面,每隔幾天就落滿了灰塵。

于是你極不情愿地從沙發坐了起來,拖著疲憊的身軀開始打掃房間。

請保潔阿姨?那是請不起的。讓父母幫忙?怎么可能,一把年紀了于心不忍。讓伴侶去打掃?算了吧,已經厭倦了沒完沒了的爭吵。

于是,掃地機器人出現了。到今天為止,掃地機器人是唯一一種成功走入家庭的機器人[1]。


掃地機器人是比較實用的小型家用機器人

但掃地機器人進入中國家庭的這些年,人們可以說對掃地機器人又愛又恨。有人認為它是解放雙手的神器,也有人認為它是智障。

掃地機器人,到底是人工智能,還是人工智障?還是說,這些答案都不對,我們從來就沒有打開過掃地機器人的正確使用姿勢?

用過掃地機器人的,都怎么說

有人覺得,掃地機器人雖然號稱“智能”,但看起來并沒有那么智能,甚至有人把掃地機器人譏笑為“智障機器人”。

掃地機器人與其他家電都正常工作時,沒啥區別,但一出BUG就……比男人和女人之間的差別還大。

其他家電出的BUG可能是短路了,燒壞了;掃地機器人出的BUG是,越得過門檻,越不過地上的線圈;吸得起地上的面粉,卻被頭發絲纏住;家里養了狗……那個重口味的笑話就不講了。


也有評論覺得掃地機器人不僅解放雙手,也很適合家里的老人:


為什么對同一種商品,人們會有不同的感受呢?

其實,對于掃地機器人來說,掃地這一點并不是太難。目前最廣為使用的掃地機器人是吸塵機器人。在吸塵這一點上,吸塵器與吸塵機器人之間并無大差別。

1991年,適合家用的真空吸塵原型設計就已經出現[1]。吸塵的原理是:利用高速旋轉刷,在機器內部產生一個真空,從而吸入外面的塵屑,這一點至今未變。


圖片:一項調查中,四位受調研用戶畫出來的他們預期的掃地機器人行走路徑

只要掃地機器人走得讓主人不滿意,比如不從最臟的地方開始打掃,比如不在特別臟的地方反復清掃,都會讓主人覺得“好蠢啊”[1]。

掃地機器人確實沒有大多數人想象的那樣智能。可以這么說,市面上100%的掃地機器人,都做不到和人一樣聰明(廢話,現在最尖端的機器人也做不到)。

不過,這并不代表掃地機器人就“不值得買”。

我們應該關心的問題是,掃地機器人,可以在多大程度上幫我們做家務活?你到底需不需要一個掃地機器人來解放右,哦不,雙手?

掃地機器人沒那么“智障”了

掃地機器人,其實經歷了一場技術革新。

早期的掃地機器人走了一些“彎路”,就是因為不知道如何走動,只能采用隨機的方式走路。

隨機過程理論表明,隨機亂走,走多了,就可以覆蓋所有面積[6]。這種方式效率有點低,掃地機器人會重復清掃某些位置,而另外一些位置可能需要掃地機器人在家里晃蕩三遍,才能覆蓋到。


圖:Roomba的螺旋策略

這種策略能夠節約了掃完所有空間需要的時間,適合在單個房間或房內較亂的房間打掃。也被其他一些品牌的掃地機器人采用[3],現在市面上在售的產品也有使用這種策略的。

雖然在主人眼里這種走法可能還是不可理喻,但是人家掃地機器人自己是亂中有序的。

另一種常見策略是首先進行空闊區域清潔,平行筆直前進,即“Z”字形前進,盡可能快地遍歷空闊區域的面積,然后對周邊區域和障礙物進行最終清潔[3]。兼具拖地功能的機器人一般采用該策略。


圖片:某掃拖一體機器人產品介紹中使用“z”字形前進策略

超聲波傳感器和紅外傳感器,體積小而且便宜,正好讓掃地機器人比較好地了解房間。但它們也有一定缺點。

超聲波傳感難以測量障礙物的準確位置;紅外傳感器的搜索范圍狹窄,可能會漏掉細桌腿之類的不能識別。配備了它們,無法足夠精確地覆蓋所有要掃的區域。也可能被困在細腿的桌子椅子底下原地打轉[3, 5, 6]。


掃地機器人的世界里到處都是障礙

設想一下,家里有一個大餐桌,圍著八九把亂擺的椅子,其中有大于20厘米的間隙。

現在我們把直徑20厘米的掃地機器人放到餐桌下面,本來它可以從那大于20厘米的間隙通過,但是機器人的檢測精度不夠,看到的世界像近視眼看到的一樣,不敢穿過去;或者不具備360度往前探路的算法,這樣它就把自己困在里面了。

解決方法,要么就是提高檢測精度,有能力從間隙穿過去;要么就是讓掃地機器人知道那里是一個“百慕大三角區”,千萬不要進去。

現在提高了檢測精度的掃地機器人有不少;而有一些掃地機器人產品即具備識別卡死的功能,下次回避。

誰最需要掃地機器人

事實上,掃地機器人用的技術不算新鮮,想想飛機、汽車,它們也帶有定位器、傳感器(這也是為什么有知名汽車公司也制造掃地機器人)。

關鍵是如何通過聰明的技術組配便宜、輕和耐用的元器件和電池,讓更多的家庭花得起錢買它。

機器人越要精明高效地掃地,就越要配備復雜的儀器精確地了解環境,規劃路線[3]。


充滿家具的家里其實是個復雜環境,這就要求掃地機器人擁有更高的規劃路線、躲避障礙能力

目前很多掃地機器人所用的宣傳語“SLAM”,翻譯過來叫做“同時定位與地圖構建”,就是為了讓掃地機器人更了解家庭環境。

具體實現SLAM的方式可能有所不同。有的產品帶有360度角的攝像機,有的可能帶激光測距儀實現,也不乏兼而有之的產品[3]。

在實現定位和構圖之后,要輔以路線計算,并且一個家庭的家裝環境通常不易改變,可以保持記憶,減省后續計算。

于是有的掃地機器人帶有很高的內存,帶有數個CPU。充分地考慮用戶體驗,既智能,又讓用戶可以做一些設置。


掃地機器人,可以遠程操控,工作太忙也可以省下來時間來享受人生

那么,掃地機器人適合哪些人呢?

掃地機器人適合養寵物、有小孩的家庭。

家里要是養了一只狗,狗毛滿天飛,掃地機器人就會格外有用。一項調研顯示,一般家庭一周或兩周使用一次掃地機器人搞清掃;但一家養了一條愛掉毛的狗,一周就要用3次[1]。


對有小孩的家庭,掃地機器人可以保證地面干凈,讓孩子隨便爬。這個想必很多人都知道了。

但掃地機器人還有一個隱藏好處,陪小孩玩。比如,孩子可以撿碎屑放到機器人前面,讓機器人吸;或者把毛絨玩具放到掃地機器人身上,讓毛絨玩具乘坐機器人在家里兜風[2, 7]。


某掃地機器人可翻閱2cm高的障礙

二看家里的地面。如果是平滑的地面,清潔效果與吸力大小無關,主要看電刷;在凹凸表面,清潔效果主要看吸力如何[1]。

吸力大小主要看功率。因而家里鋪地毯的家庭,更建議購買高吸力高功率的掃地機器人。家里地面平滑的家庭,購買低吸力低功率的機器人或者使用溫和清掃模式,機器人運行更安靜[1]。

對了,家里地面在機器人開動之前可能要整理雜物。零碎物品可能被判斷為垃圾被打掃,而大一些的可能被判斷為障礙。比如地毯上擺放了一些積木,如果這一次不清理,它可能繞過去,積木之下成了一個沒掃到的地方。

只要你解鎖了掃地機器人正確的使用方式,你就會驚訝地發現,原來掃地機器人可以掃除這么多傳統打掃方式吸不到的灰塵;原來一個沒有灰塵的家,是這樣的舒適和放松。

在哪里可以買到全網最低價、性價比最高的掃地機器人?當然是京東家電。

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參考文獻

[1]Vaussard F , Fink J , Bauwens V , et al. Lessons learned from robotic vacuum cleaners entering the home ecosystem[J]. Robotics and Autonomous Systems, 2014, 62(3):376-391.

[2]Fink J , Valérie Bauwens, Frédéric Kaplan…. Living with a Vacuum Cleaning Robot[J]. International Journal of Social Robotics, 2013, 5(3):389-408.

[3]Prassler E., Munich M.E., Pirjanian P., Kosuge K. (2016) Domestic Robotics. In: Siciliano B., Khatib O. (eds) Springer Handbook of Robotics. Springer Handbooks. Springer, Cham

[4]Nicholls L, Strengers Y. Robotic vacuum cleaners save energy? Raising cleanliness conventions and energy demand in Australian households with smart home technologies[J]. Energy research and social science, 2019: 73-81.

[5]Kang M C, Kim K, Noh D, et al. A robust obstacle detection method for robotic vacuum cleaners[J]. IEEE Transactions on Consumer Electronics, 2014, 60(4): 587-595.

[6]Prassler E., Kosuge K. (2008) Domestic Robotics. In: Siciliano B., Khatib O. (eds) Springer Handbook of Robotics. Springer, Berlin, Heidelberg

[7]Sung J Y, Guo L, Grinter R E, et al. “My Roomba is Rambo”: intimate home appliances[C]//International Conference on Ubiquitous Computing. Springer, Berlin, Heidelberg, 2007: 145-162.

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