来 我们来聊聊扫地机器人的进化史

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出版社:作者张玉坤/刘伟，来自雷锋同志北邮市人机与认知实验室。com已被授权。

当你回家打开家门，你会发现现实是残酷的:衣服没洗，地板没擦，饭菜没煮，碗没刷...光想着它就让人觉得累，更别说去做了。面对这种情况，十多年前，人们可能会轻叹一口气，然后催眠自己，“劳动节是最光荣的”，同时拖着疲惫的身体去完成家务。现在，面对这个问题，人们不必像以前那样忧郁了。随着科技的发展，智能家居和家庭服务机器人越来越成熟，可以代替人们做大部分家务，每个人在各种节日都能玩得更开心。

在北京举行的2015年世界机器人大会上，家庭服务机器人成为会议的热点。在目前的家庭服务机器人行业中，最成熟的是清扫机器人。双11家用电器的销售冠军已经连续两年被清扫机器人占据。据信，清扫机器人不久将成为下一个家庭“必需品”。让我们来看看清扫机器人过去的生活。

清扫机器人的前世——真正的空吸尘器清扫机器人，也叫robotic吸尘器或robovac，从它的名字可以看出，它与吸尘器有很大的关系。当谈论清扫机器人的历史时，我们必须谈论它的过去life-true/きだ

真正的空真空吸尘器是从地毯清扫机发展而来的。第一台地毯清扫机出现在19世纪60年代，而第一台现代真正的空真空吸尘器出现在20世纪初。1901年由英国人胡伯特·切尔鲍特发明。其主要部件有真空泵、集尘袋、软管和不同形状的喷嘴。它有一个电动排气扇，通电后高速运转，从而在真空吸尘器内部形成一个瞬时真空泵。灰尘和污物随气流进入吸尘器的桶内，然后被集尘袋过滤。灰尘和污垢留在集尘袋中，净化后的空气体通过电机再次逸出到室内，起到冷却电机和净化空气体的作用。现代真空吸尘器有各种各样的附件。粗刷、细刷和旋转刷是用来清除地毯污垢的。扁平喷嘴用于清洁角落，抛光刷子用于清洁地板分析板。虽然与早期的真空吸尘器相比，现代真空吸尘器的功能和清洁效率有了很大的提高，但现代真空吸尘器的原理基本保持不变，清扫机器人的清洁系统基本采用了这种结构。

清扫机器人——电动三叶虫的诞生

真正的空真空吸尘器已经诞生了一个世纪，但是它的继任者清扫机器人出现还不到20年。世界上第一个大规模生产的清扫机器人的原型出现在1996年，名为三叶虫，由瑞典家用电器巨头伊莱克斯制造。由于它的新颖性，它在1996年5月由英国bbc电视台的科学节目《明日世界》中播出。直到2001年，三叶虫才被引入市场，成为历史上第一个大规模生产的清扫机器人。

三叶虫通过超声波探测避开障碍物，并帮助它绘制房间地图。事实上，第一代三叶虫不能很好地避免一些障碍。第二代版本增加了红外传感器，这大大提高了它避开障碍物的能力。在使用之前，磁条必须附着在房间的门上和楼梯的末端，作为隐形墙，以防止机器人掉落或误入其他房间。三叶虫每次充电后可运行60分钟，并以三档运行:正常、快速和点清洁。当吸尘器充满垃圾时，它会发出轻微的警告。它的高度只有13厘米，可以在桌子和床下清洗。因为清洁过程是完全自动的，用户可以把它留在家里打扫房间，出去玩。

英国技术公司Dyson在2001年设计了一个名为dc06的清扫机器人，但是它太贵了，不能投放市场。

——一个清扫机器人irobotroomba出现了

毫无疑问，irobot于2002年9月推出的roomba是机器人发展史上的一个里程碑事件。Irobot由麻省理工学院计算科学和人工智能实验室的三名教师和学生于1990年创建。不像伊莱克斯本身，它是一个真空吸尘器巨头，irobot是一个彻底的机器人公司，在头十年专注于军事机器人市场。

Roomba适用于木地板、瓷砖、防水地毯和中短羊毛地毯。有三种模式:S、M和L，分别对应于三个不同的清洁区域:小、中和大。启动后，它将以螺旋方式运行，并逐渐扩展螺旋方式以覆盖整个空房间。一旦遇到墙壁或其他大型障碍物，其特殊的障碍物感应调节器将抵抗墙壁，保护机身免受损坏，同时开始沿墙壁进行清洁。清洁空房间的一部分后，roomba将旋转90度，以上述方式清洁房间的另一端，并通过交叉和重复螺旋运行路线进行清洁。由于其强大的清洁能力和低廉的价格，roomba一上市就取得了巨大的成功。最初，它预计生产10，000至15，000台，但推出后受到市场的热烈欢迎，仅在圣诞节期间就售出了50，000台。

roomba系列清扫机器人在清扫机器人生活中的成功让irobot迅速成为市场领导者，同时，其他公司也看到了巨大的商机。许多企业已经进入清扫机器人市场，推出了各种类型的清扫机器人。一方面，它促进了清扫机器人数量的增加，另一方面，它也促进了它们质量的提高。

如今，清扫机器人已经从最初的随机清扫逐渐发展到现在的路径规划清扫。如果说最初的清扫机器人的首要任务是实现其功能，那么现在的主要任务就是提高其质量和效率。目前，著名的路径规划清扫机器人主要包括irobot的neato、dyson360eye和roomba980。

清洁机器人于2010年推出。它使用可旋转360度的激光测距仪扫描周围环境，并进行即时定位和环境地图构建(slam)，在此基础上合理规划扫路。Neato还可以恢复断点记忆。当它由于电源不足而自动返回时，它可以从上次返回的断点清除。

著名的传统真空吸尘器品牌戴森(Dyson)最终在2014年重返清扫机器人市场，原因是十多年前未能规划出清扫机器人，并推出了高端清扫机器人360eye。它利用安装在顶部的摄像头对周围环境进行全方位的观察和分析，利用该算法获取房间的地图并进行导航，根据前后图像中每个地标的位置变化判断当前的移动路线，并对构建的环境模型进行更新和调整。

去年，irobot推出了最新的清扫机器人roomba980。在这个新产品中，irobot使用了最新的iadapt2.0导航技术，其最重要的组件技术是vslam视觉定位和建模技术。在roomba980的顶部，安装了一个倾角约为45度的摄像头，通过定位算法处理捕获的图像以识别特征。这样，当程序运行时，机器人将建立一个环境地图，同时估计它在环境中的位置。从而实现精确的清洁路径和高水平的清洁覆盖率。

虽然它只出现了十多年，但可以清楚地看到，清扫机器人的技术变革经历了两个主要阶段:

(1)在清扫功能改进阶段，清扫机器人的核心要求是完成清扫动作。如果最基本的要求不能得到满足，它的存在价值就会被削弱。因此，早期的清扫机器人主要致力于清扫系统的改进；

(2)清洁是智能的。清扫机器人是为了代替人的动作，需要识别和感知家庭环境。因此，一些附加的智能技术已经开始被集成到清扫机器人中，例如防碰撞功能、防跌落功能、路线规划导航技术、应用远程控制等。

清扫机器人仍然属于一个新兴行业，现在制约清扫机器人发展的一个重要问题是，机器人在找到路并返回基地充电时仍然会偶尔出现故障，导致清洁不彻底或无法返回。另一个问题是，由于其尺寸小，清扫机器人的功率小，并且其清扫能力不能与真空吸尘器相比。如果这两个问题能够顺利解决，清扫机器人将迎来新的发展机遇，消费者将享受更便捷的生活，从枯燥的家务劳动中解放出来。

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