掃地機(jī)器人為什么一定是“圓形”的？

作者｜ByArsT? ? 郵箱｜byarst@pingwest.com

如果經(jīng)常在家里打掃衛(wèi)生的人一定知道，在打掃衛(wèi)生的關(guān)鍵不在于收拾物品，而是家里的灰塵和頭發(fā)，這種分散且?guī)缀醪豢梢姷膲m穢，哪怕間隔一天，都能再掃出一大堆。所以，掃地機(jī)器人是解決這一問題最好的辦法。掃地機(jī)器人作為近年來興起的“智能家電”，其“不辭勞苦”的特性，使得其在面對(duì)寵物毛發(fā)、日?；覊m等需要勤清理的場(chǎng)景有著人類無法比擬的優(yōu)勢(shì)。在近些日子，我養(yǎng)了一只小貓，所以我也成了掃地機(jī)器人的用戶。在掃地機(jī)器人的幫助下，每次清理機(jī)器塵盒時(shí)都會(huì)找到一大把貓毛，家里也干凈了不少。

由于工作原因，身為一個(gè)經(jīng)常在家辦公的人，我可能是家里見過掃地機(jī)器人工作次數(shù)最多的一位。由于掃地機(jī)器人被設(shè)計(jì)成了圓形，導(dǎo)致其在清理拐角處時(shí)，無法完全進(jìn)行清理，都會(huì)留下一個(gè)死角；除此之外，在清掃墻邊時(shí)，也會(huì)不斷扭動(dòng)爭(zhēng)取最大清掃范圍。也正是因?yàn)槿绱?，我非常討厭掃地機(jī)器人清理房間拐角（可能也與我的強(qiáng)迫癥有關(guān)）。

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)上來看，方形和三角形或許是更適合住房拐角清潔的最佳形態(tài)，不用通過轉(zhuǎn)身就能將拐角和墻邊清理干凈。那么問題來了，既然圓形有著天生的缺陷，那廠商為什么要將掃地機(jī)器人設(shè)計(jì)成圓形，而不是其他形態(tài)呢？

掃地機(jī)器人為什么是“圓形”的？

近年來，掃地機(jī)器人被設(shè)計(jì)成圓形的原因，是較為復(fù)雜的，除了圖形設(shè)計(jì)之外，還涉及到傳感器、防誤撞、靈活性等問題，而這也延伸了一個(gè)老概念——產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)看似簡(jiǎn)單，但也可能蘊(yùn)含著值得思考的理由。第一、圓形，在古代被稱為“完美的圖形”，早在《易經(jīng)》中就有著“圓而神”的說法，認(rèn)為“圓”是上天賦予的形狀，且圓潤(rùn)包容的設(shè)計(jì)也會(huì)讓消費(fèi)者感到親切。2022年，真正意義上量產(chǎn)的首個(gè)掃地機(jī)器人Roomba，在設(shè)計(jì)上同樣也是采用圓形設(shè)計(jì)，而這也一定程度上奠定了掃地機(jī)器人的外觀基礎(chǔ)。

第二、除了設(shè)計(jì)層面，圓形的機(jī)身也是為機(jī)器人的性能做出鋪墊，由于此前的機(jī)器人都做不到真正的“智能”，“誤撞”的情況時(shí)有發(fā)生，而圓形相較于方形、三角形，能夠大大減少磕碰對(duì)機(jī)器、家具帶來的損壞，還能通過邊緣“磨蹭”，來對(duì)家具、墻面邊緣處進(jìn)行清潔。

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第三、圓形的機(jī)身更適合掃地機(jī)器人傳感器的排布，剛才我們也說到了，此前的掃地機(jī)器人并非真正的智能，所有的操作都是依賴于傳感器所提供的環(huán)境信號(hào)，比如周邊的距離感應(yīng)器，感應(yīng)前方障礙物、位于底部的下視傳感器，防止機(jī)器從高處墜落等等。圓形的設(shè)計(jì)更方便掃地機(jī)器人感應(yīng)周身360°的環(huán)境情況，除此之外，掃地機(jī)器人面對(duì)的是微縮而復(fù)雜的家庭環(huán)境，在運(yùn)動(dòng)性能上優(yōu)先考慮的不是減小阻力而是如何“靈活轉(zhuǎn)身”。圓形的機(jī)身更適合掃地機(jī)器人“轉(zhuǎn)身”，來尋找更適合的行進(jìn)線路。另外，這樣的“轉(zhuǎn)身”設(shè)計(jì)，通過不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，可以讓傳感器面向更多角度，一定程度上也會(huì)節(jié)約傳感器成本。正是因?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì)，企業(yè)才如此熱衷于圓形機(jī)身，而舍棄其他形狀的掃地機(jī)器人。

未來會(huì)出現(xiàn)其他形狀的掃地機(jī)器人嗎？

雖然圓形是最適合掃地機(jī)器人的最佳形態(tài)，但隨著科技的進(jìn)步，掃地機(jī)器人的“死角”問題到底能不能解決呢？前兩天，科沃斯在上海開了一場(chǎng)2023年的新品發(fā)布會(huì)，本來這只是一場(chǎng)平平無奇的新品發(fā)布會(huì)，但有意思的是，科沃斯發(fā)布了一款“半方半圓”的掃地機(jī)器人：DEEBOT X2，這是否意味著目前掃地機(jī)器人所面臨的問題解決了呢？

為了搞清楚這一問題，我們來看看DEEBOT X2到底是如何設(shè)計(jì)的。DEEBOT X2這次的設(shè)計(jì)既沒有采用純圓形或純方形的設(shè)計(jì)，而是采用“方頭圓尾”的形態(tài)，這其中的部分原因與其硬件設(shè)計(jì)有關(guān)。首先，DEEBOT X2并沒有采用傳統(tǒng)掃地機(jī)器人的LDS激光，而是在機(jī)身右側(cè)選擇了一顆超廣角半固態(tài)激光雷達(dá)，這顆半固態(tài)激光雷達(dá)被科沃斯稱為“雙子星”。早期的LDS激光雷達(dá)由于方向可以改變，能夠做到360°的可視角度，但DEEBOT X2的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是方形的，且被放置在了內(nèi)部，這就意味著這顆雷達(dá)的可視角度無法達(dá)到360°，只能達(dá)到210°的可視范圍。

但210°的可視范圍，該如何定位掃地機(jī)器人的位置和收集環(huán)境信息呢？這里科沃斯選擇的是，當(dāng)掃地機(jī)器人處于房屋中間時(shí)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)身來獲取環(huán)境信息；而在沿邊清潔時(shí)，基于DEEBOT X2右側(cè)貼邊的工作特性，掃地機(jī)器人可以提前獲取前方的環(huán)境信息，再根據(jù)算法來做出相應(yīng)行為。

但這樣的設(shè)計(jì)并非十全十美，而是存在一定取舍，科沃斯選擇了更輕薄的機(jī)身（將雷達(dá)放在機(jī)身內(nèi)）和定位精度，來提升機(jī)器人的環(huán)境感知能力和墻角清潔能力，但這樣做的代價(jià)是，存在激光雷達(dá)的一側(cè)已經(jīng)沒有空間加入右側(cè)邊刷的電機(jī)了，只能放棄一側(cè)邊刷，僅保留左側(cè)邊刷。

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掃地機(jī)器人形態(tài)從圓形變?yōu)榉叫?，邊角清潔?yōu)勢(shì)確實(shí)體現(xiàn)了出來，但僅僅是形態(tài)上的改變，也只是“丟了西瓜撿芝麻”，真正核心的問題是：磕碰問題和復(fù)雜環(huán)境的行進(jìn)問題，該如何解決？聊到這一點(diǎn)，就得提一下目前掃地機(jī)器人的偏概念向的東西了，掃地機(jī)器人傳統(tǒng)的“機(jī)器AI”，是在產(chǎn)品系統(tǒng)中加入更多的識(shí)別模型，比如錄入桌子、椅子、床等等，掃地機(jī)器人可以通過識(shí)別多種物體來進(jìn)行更適合的操作。但在科沃斯看來，這一切并非如此，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)算法的不斷升級(jí)，掃地機(jī)器人最該做的不是“識(shí)別”，而是做到“識(shí)別”的同時(shí)還能進(jìn)行決策，以及行動(dòng)，這樣才能更大程度的避免碰撞，也能讓掃地機(jī)器人更加靈活、智能。

基于這個(gè)概念，我們就很好理解科沃斯在DEEBOT X2上所做的一切了。DEEBOT X2這次搭載了地平線旭日3芯片，基于這顆芯片的強(qiáng)大算力，科沃斯將自家的AINA模型應(yīng)用于DEEBOT X2當(dāng)中。首先就是建模方面，DEEBOT X2在第一次環(huán)境建模的時(shí)候，就會(huì)生成家居圖譜，所謂的家居圖譜就是在建模時(shí)，建立一個(gè)能夠表示家居、房間互相之間關(guān)系的圖譜，能夠快速理解用戶所提供的模糊的相對(duì)位置定位，比如：清掃一下客廳旁邊那個(gè)臥室的書架周圍，DEEBOT X2就能迅速定位且找到指定位置，開始打掃。這使得DEEBOT X2在面對(duì)模糊定位時(shí)，能有更好的理解能力，并且可以迅速知道室內(nèi)的環(huán)境情況，比如哪里是重點(diǎn)清掃區(qū)域，以便日后做出更智能的判斷。

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其次就是讓機(jī)器人不再依賴已建地圖。此前掃地機(jī)器人發(fā)生碰撞且遇到問題的多發(fā)情況，并不是家里固定的家具、墻面，而是一些動(dòng)態(tài)的物體，比如隨時(shí)開合的門、不斷走動(dòng)的人、忽然出現(xiàn)的寵物、甚至亂丟亂放的拖鞋。AINA模型的加入，可以讓DEEBOT X2能更好的面對(duì)復(fù)雜區(qū)域，應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。比如在面對(duì)打開一半的門時(shí)，DEEBOT X2不用再去試探前方物體是什么，可以直接“看到”門的開合范圍，直接繞過通行。除此之外在面對(duì)寵物、腳等臨時(shí)加入的障礙物，DEEBOT X2也可以迅速繞開，避免碰撞試探。

這樣，就從根本上去解決機(jī)器人的碰撞問題，也能讓掃地機(jī)器人的路徑動(dòng)線更為流暢，而這或許就是科沃斯DEEBOT X2敢用方形設(shè)計(jì)的底氣所在吧。不過一款好的產(chǎn)品是需要經(jīng)過市場(chǎng)檢驗(yàn)的，科沃斯DEEBOT X2舍棄了一側(cè)邊刷，以及更薄的外形設(shè)計(jì)（能否保證機(jī)身穩(wěn)定性），到底是不是一件好事，目前我們還不得而知，但從目前科沃斯所提供產(chǎn)品以及我在現(xiàn)場(chǎng)所看到的結(jié)果是，科沃斯DEEBOT X2的表現(xiàn)還是比較出乎意料的。此前掃地機(jī)器人的圓形設(shè)計(jì)，更多是妥協(xié)之后的產(chǎn)物，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來將會(huì)有更多類似DEEBOT X2這種不規(guī)則形狀的掃地機(jī)器人出現(xiàn)，能夠更好的幫助用戶做好室內(nèi)清潔工作，至于這個(gè)“未來”還要多久，就讓我們拭目以待吧。