专访银星智能CTO闫瑞君丨匠心打造扫地机器人手艺生态链

近年来,我国国民生涯水平不停提升。受到消费升级理念的影响,宽大民众对能便捷生涯的智能单品有着重大的需求,扫地机械人就是其中之一。 

实在,扫地机械人降生至今已有多年的历史。早年间,扫地机械人只具备基础清扫功效,陷入了功效单一且同质化的逆境。其常年被消费者诟病“伪智能”、“清洁能力差”、“价钱虚高”。 

通过手艺创新,提升扫地机械人的用户体验,是扫地机械人市场破局的要害所在。”银星智能首席手艺官闫瑞君博士告诉亿欧科创。

闫瑞君博士以为,从手艺创新切入,使扫地机械人能自主学习家庭环境并举行多层面智能计划清扫,将智能机械人在感知与决议手艺层面的优势,落地到家庭场景当中,是解决扫地机械人伪智能与同质化的新策略。 

15年深耕,手艺创新赋能行业

对于消费者而言,扫地机械人是用于解放人力的家庭清洁工具,因此其清洁力度和智能水平是最为要害的两项性能指标。而对于扫地机械人来说,清洁力度和智能水平集中体现在机械人的“软硬件”能力上。 

作为海内最早从事扫地机械人研发与制造企业之一的银星智能,从“结构、硬件、导航方案、物联网”四大偏向对扫地机械人手艺举行创新性的探索。 

要想使扫地机械人清洁能力大大提升,风机作为清扫动力部件,起着至关主要的作用。 

“风机传统的设计方式往往很大水平依赖于履历,而且受困于空间,设计出来的风机往往周期长,并存在性能不稳定等问题,极大制约了智能扫地机的生长。”闫瑞君博士先容到。

为解决这一行业痛点,银星智能创新性的推出8kPa大吸力风机设计方案。该方案接纳专业的CFturbo流体机械软件和仿真软件Fluent交互式设计,使风机设计具有高度灵活性和可视性,极大缩短风机设计周期和提高风机性能的稳定性。

“基于家用扫地机的详细吸力需求和分机体积等需求,我们就可以获得经由成熟理论设计的初版叶轮和蜗壳,经由Fluent软件的流体力学仿真模拟,可以获得实物风机的流场。通过风机流场和相关数据来考察结构的合理性,反过来调整CFturbo叶轮和蜗壳的参数,再调整风机实物的3D模子,这样就形成了一个风机设计的闭环系统,最终实现尺度化的高效风机设计。”闫瑞君博士进一步解释道。 

专访银星智能CTO闫瑞君丨匠心打造扫地机器人手艺生态链

银星智能8kPa大吸力风机

在硬件上,马达是扫地机械人动力的焦点。银星智能接纳永磁无刷直流电机举行驱动,取代了传统的有刷电机的接触式换向器和电刷。

相比于传统的有刷马达,无刷直流马达行使定子线圈回路的磁力来驱动永久磁铁的转子,通过传感器与电子电路实现以前行使带刷直流马达的电刷与整流子实现的电流切换。无刷直流马达在电流与转矩、电压与转速成正比这点上,具有直流马达的特点,而在结构上则具有交流马达的特点,连系了两者的优势。且无刷直流马达具有外型小、输出功率大、寿命长、无火花和滋扰等优点。 

银星智能通过历久的无刷马达研究,积累了厚实的马达设计、测试、验证等履历,现在已经有成熟的马达加工、组装产线。

基于无刷马达的研发履历,银星智能已拥有自主研发的D-TOF激光雷达,相对于现有三角测距激光雷达,D-TOF激光雷达体积更小、精度更高、探测距离更远,更适合于家用扫地机和商用清洁机械人的产业化应用。  

值得一提的是银星智能还投资了外部厂商旭益达。旭益杀青立于2003年,主要开发与生产各种直流无刷电机,风机以及配套控制器。未来,银星智能将与旭益达配合推进直流无刷电机在扫地机械人领域更深入的应用。 

考虑到每一个扫地机械人都是家庭大数据的入口,在物联网方面,银星智能通过自研APP与物联网公司的投资,实现了数据可视化、用户数据管理、版本跟踪、用户自画像、图形化编程等多种功效,使家用扫地机械人在未来智能家居中起到焦点作用。 

低成本解决方案将是行业标配 

导航方案是扫地机械人最主要的手艺之一,被誉为扫地机械人的“眼睛”。扫地机械人从降生之初,一直到很长一段时间,随机式路径计划模式是其主要实现方式。随机式模式,详细来说是扫地机械人凭据内置的移动算法随机地笼罩待清扫区域,同时通过碰撞或者红外传感器感应的方式感知障碍物。 

以往这一路径计划方式有两个主要的坏处:一是扫地机械人的清扫笼罩区域难以控制,通常会造成部门区域频频清扫或者大面积漏扫的情形;二是清扫过程中机械人与障碍物频仍发生碰撞,造成机械人或家具损坏。

以是具有计划式路径模式的扫地机械人成了市场一定的选择。 

路径计划依赖于机械人的定位能力和舆图构建能力,现在应用的主流手艺是SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)。 

SLAM可以理解为,机械人在未知环境中,从一个未知位置最先移动,在移动过程中,依据内置传感器来估量位置和舆图构建举行自身定位,同时在自身定位的基础上制作增量式舆图,实现机械人的自主定位和导航。 

而根据传感器的差异,SLAM可以分为两大类:一是基于LDS激光测距传感器的SLAM;二是基于摄像头的视觉SLAM,即VSLAM。其中,激光SLAM起步更早,产物落地已经对照成熟;而VSLAM手艺相对于激光SLAM,对环境光滋扰能力较弱,激光雷达在实现SLAM的同时也可以起到障碍物避障、沿墙等功效。 

现在,银星智能的产物已实现从基于陀螺仪的惯性导航–基于激光雷达的激光导航–基于摄像头的单目视觉导航的全品类笼罩。 

虽然扫地机械人行业已经兴起,但还没有正真意义上走进“千家万户”。 

Markets and Markets数据显示,扫地机械人的市场还处在快速增长阶段,2018年至2023年,整个扫地机市场将会由20.9亿美元增至43.4亿美元,复合增长率达16.21%。但中国家庭服务机械人在沿海都市的产物渗透率仅为5%,内地都市仅为0.4%,与发达国家16%的渗透率相比仍有较大差距。

这表明,虽然海内扫地机械人在迅速增长,但许多家庭还处在张望阶段。 

闫瑞君博士示意,泛起这样的缘故原由是因为现在扫地机械人的价钱照样相对较高,性价比优势不明显。以往,具有路径计划功效的机械人价钱都市相对高一些,这是由于传感器成本所致。 

在现在的扫地机械人市场中,多以激光导航手艺为主。低成本与高性能的惯性导航互补方案,是扫地机械人实现高性价比的要害。”闫瑞君博士说道。 

在高性能上,现在银星智能的惯性导航互补方案已可以完全媲美市场同类型的激光导航方案。

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(左)惯性导航舆图                                 (右)激光导航舆图 

而在低成本上,深耕行业15年的银星智能,拥有完善的全球顶级供应链系统,以及很强的供应链资源整合能力,从而确保了上游各器件的成本。

未来,清洁能力出众,价钱实惠的价钱的扫地机械人产物必将极大的提升行业渗透率。  

预言前瞻,打造手艺生态链 

除了行业中已最先落地的手艺,银星智能对行业未来生长所需要的手艺也最先做前瞻性预言。 

3D视觉,就是闫瑞君博士研究的偏向之一,“现在行业中主流的有双目视觉和3D TOF两种3D视觉丈量手艺。” 

双目手艺,是现在较为普遍的3D视觉系统,它的原理就像我们人的两只眼睛,用两个视点考察统一景物,以获取在差异视角下的感知图像,然后通过三角丈量原理盘算图像的视差,来获取景物的三维信息。 

双目视觉传感器成本低,但对于硬件要求略高,因而能在一定水平上控制成本。但它对于环境光照异常敏感,光照角度转变、光照强度转变等环境因素的影响,拍摄的图片亮度差异会对照大,这无疑加大了对算法的要求。另外两个摄像头间距限制了其丈量局限。 

3D TOF 传感器成本略高,优势在于不受环境光照影响,可以准确获取物体的三维点云数据,在舆图构建、障碍物避障方面的鲁棒性较好。 

现在,银星智能同时开展了双目视觉和3D TOF 相关的SLAM、物体识别等研究,信赖在未来会看到更多创新手艺的产物。 

TOF(Time Of Flight)航行时间法成像手艺,它的原理是通过给目的物延续发送光脉冲,然后用传感器吸收从物体返回的光,通过探测光脉冲的航行时间来获得目的物距离。 

“除了导航手艺,人机交互手艺也是未来机械人的标配。”深耕家庭清洁机械人领域多年的闫瑞君坚信,人机情绪交互是扫地机械人革命性的未来。

“定位导航手艺可以解决机械人自己的感知问题,而人机交互手艺可以解决人和机械的交流问题。”闫瑞君填补道。 

随着传感器和路径算法的应用,现在市面上的扫地机械人已经具备自力计划清扫路径、断点续扫、多舆图保留、智能分区等众多功效。但在个性化消费时代,用户在选购产物已不局限于功效需求,情绪上的知足成为购置的决定因素之一。 

作为智能化水平最高的清洁类产物,扫地机械人在当今“万物互联”转型的大浪潮中,也获得了加倍广漠的生长空间。 

家用扫地机械人、商用清洁机械人、搬运/配送机械人在差异的环境下都是自力的数据入口,在当下5G高速通讯时代,大数据的网络、存储、使用以及与深度学习、人工智能的连系,会有更大的应用市场空间。 

在此前提下,银星智能最先了自己的云平台开发之路。《银星云》自研IOT平台是提供物联网装备入网的引擎,焦点中转站,可以将所有装备通过物联网尺度MQTT协议入网,并在装备授权的情形下平安通过手机APP举行控制。 

在行业手艺上,银星智能不只自研,还引入了“赛马机制”。即银星智能不只自己做手艺创新,还会引进外部的先进手艺,实现了手艺的相互填补,查缺补漏。

闫瑞君博士示意,打造行业手艺生态链,不仅可以使扫地机械人各模块拥有最先进的手艺,优化产物的使用体验,更能促进整个行业的配合进步,为扫地机械人产物进入全球亿万家庭孝敬新力量。

本文来源于亿欧,原创文章,作者:张伟超。转载或互助请点击转载说明,违规转载执法必究。

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