扫地机器人为什么一定是“圆形”的？

来源：与非网
时间：2023-08-21 19:43:56

作者｜ByArsT 邮箱｜byarst@

如果经常在家里打扫卫生的人一定知道，在打扫卫生的关键不在于收拾物品，而是家里的灰尘和头发，这种分散且几乎不可见的尘秽，哪怕间隔一天，都能再扫出一大堆。所以，扫地机器人是解决这一问题最好的办法。扫地机器人作为近年来兴起的“智能家电”，其“不辞劳苦”的特性，使得其在面对宠物毛发、日常灰尘等需要勤清理的场景有着人类无法比拟的优势。在近些日子，我养了一只小猫，所以我也成了扫地机器人的用户。在扫地机器人的帮助下，每次清理机器尘盒时都会找到一大把猫毛，家里也干净了不少。

(资料图片)

由于工作原因，身为一个经常在家办公的人，我可能是家里见过扫地机器人工作次数最多的一位。由于扫地机器人被设计成了圆形，导致其在清理拐角处时，无法完全进行清理，都会留下一个死角；除此之外，在清扫墙边时，也会不断扭动争取最大清扫范围。也正是因为如此，我非常讨厌扫地机器人清理房间拐角（可能也与我的强迫症有关）。

从产品设计上来看，方形和三角形或许是更适合住房拐角清洁的最佳形态，不用通过转身就能将拐角和墙边清理干净。那么问题来了，既然圆形有着天生的缺陷，那厂商为什么要将扫地机器人设计成圆形，而不是其他形态呢？

扫地机器人为什么是“圆形”的？

近年来，扫地机器人被设计成圆形的原因，是较为复杂的，除了图形设计之外，还涉及到传感器、防误撞、灵活性等问题，而这也延伸了一个老概念——产品的外形设计看似简单，但也可能蕴含着值得思考的理由。第一、圆形，在古代被称为“完美的图形”，早在《易经》中就有着“圆而神”的说法，认为“圆”是上天赋予的形状，且圆润包容的设计也会让消费者感到亲切。2022年，真正意义上量产的首个扫地机器人Roomba，在设计上同样也是采用圆形设计，而这也一定程度上奠定了扫地机器人的外观基础。

第二、除了设计层面，圆形的机身也是为机器人的性能做出铺垫，由于此前的机器人都做不到真正的“智能”，“误撞”的情况时有发生，而圆形相较于方形、三角形，能够大大减少磕碰对机器、家具带来的损坏，还能通过边缘“磨蹭”，来对家具、墙面边缘处进行清洁。

图源：品玩

第三、圆形的机身更适合扫地机器人传感器的排布，刚才我们也说到了，此前的扫地机器人并非真正的智能，所有的操作都是依赖于传感器所提供的环境信号，比如周边的距离感应器，感应前方障碍物、位于底部的下视传感器，防止机器从高处坠落等等。圆形的设计更方便扫地机器人感应周身360°的环境情况，除此之外，扫地机器人面对的是微缩而复杂的家庭环境，在运动性能上优先考虑的不是减小阻力而是如何“灵活转身”。圆形的机身更适合扫地机器人“转身”，来寻找更适合的行进线路。另外，这样的“转身”设计，通过不断转动，可以让传感器面向更多角度，一定程度上也会节约传感器成本。正是因为这些优势，企业才如此热衷于圆形机身，而舍弃其他形状的扫地机器人。

未来会出现其他形状的扫地机器人吗？

虽然圆形是最适合扫地机器人的最佳形态，但随着科技的进步，扫地机器人的“死角”问题到底能不能解决呢？前两天，科沃斯在上海开了一场2023年的新品发布会，本来这只是一场平平无奇的新品发布会，但有意思的是，科沃斯发布了一款“半方半圆”的扫地机器人：DEEBOT X2，这是否意味着目前扫地机器人所面临的问题解决了呢？

为了搞清楚这一问题，我们来看看DEEBOT X2到底是如何设计的。DEEBOT X2这次的设计既没有采用纯圆形或纯方形的设计，而是采用“方头圆尾”的形态，这其中的部分原因与其硬件设计有关。首先，DEEBOT X2并没有采用传统扫地机器人的LDS激光，而是在机身右侧选择了一颗超广角半固态激光雷达，这颗半固态激光雷达被科沃斯称为“双子星”。早期的LDS激光雷达由于方向可以改变，能够做到360°的可视角度，但DEEBOT X2的产品设计是方形的，且被放置在了内部，这就意味着这颗雷达的可视角度无法达到360°，只能达到210°的可视范围。

但210°的可视范围，该如何定位扫地机器人的位置和收集环境信息呢？这里科沃斯选择的是，当扫地机器人处于房屋中间时，通过转动机身来获取环境信息；而在沿边清洁时，基于DEEBOT X2右侧贴边的工作特性，扫地机器人可以提前获取前方的环境信息，再根据算法来做出相应行为。

但这样的设计并非十全十美，而是存在一定取舍，科沃斯选择了更轻薄的机身（将雷达放在机身内）和定位精度，来提升机器人的环境感知能力和墙角清洁能力，但这样做的代价是，存在激光雷达的一侧已经没有空间加入右侧边刷的电机了，只能放弃一侧边刷，仅保留左侧边刷。

图源：品玩 ByArsT

扫地机器人形态从圆形变为方形，边角清洁优势确实体现了出来，但仅仅是形态上的改变，也只是“丢了西瓜捡芝麻”，真正核心的问题是：磕碰问题和复杂环境的行进问题，该如何解决？聊到这一点，就得提一下目前扫地机器人的偏概念向的东西了，扫地机器人传统的“机器AI”，是在产品系统中加入更多的识别模型，比如录入桌子、椅子、床等等，扫地机器人可以通过识别多种物体来进行更适合的操作。但在科沃斯看来，这一切并非如此，随着机器学习算法的不断升级，扫地机器人最该做的不是“识别”，而是做到“识别”的同时还能进行决策，以及行动，这样才能更大程度的避免碰撞，也能让扫地机器人更加灵活、智能。

基于这个概念，我们就很好理解科沃斯在DEEBOT X2上所做的一切了。DEEBOT X2这次搭载了地平线旭日3芯片，基于这颗芯片的强大算力，科沃斯将自家的AINA模型应用于DEEBOT X2当中。首先就是建模方面，DEEBOT X2在第一次环境建模的时候，就会生成家居图谱，所谓的家居图谱就是在建模时，建立一个能够表示家居、房间互相之间关系的图谱，能够快速理解用户所提供的模糊的相对位置定位，比如：清扫一下客厅旁边那个卧室的书架周围，DEEBOT X2就能迅速定位且找到指定位置，开始打扫。这使得DEEBOT X2在面对模糊定位时，能有更好的理解能力，并且可以迅速知道室内的环境情况，比如哪里是重点清扫区域，以便日后做出更智能的判断。

图源：品玩 ByArsT

其次就是让机器人不再依赖已建地图。此前扫地机器人发生碰撞且遇到问题的多发情况，并不是家里固定的家具、墙面，而是一些动态的物体，比如随时开合的门、不断走动的人、忽然出现的宠物、甚至乱丢乱放的拖鞋。AINA模型的加入，可以让DEEBOT X2能更好的面对复杂区域，应对突发状况。比如在面对打开一半的门时，DEEBOT X2不用再去试探前方物体是什么，可以直接“看到”门的开合范围，直接绕过通行。除此之外在面对宠物、脚等临时加入的障碍物，DEEBOT X2也可以迅速绕开，避免碰撞试探。

这样，就从根本上去解决机器人的碰撞问题，也能让扫地机器人的路径动线更为流畅，而这或许就是科沃斯DEEBOT X2敢用方形设计的底气所在吧。不过一款好的产品是需要经过市场检验的，科沃斯DEEBOT X2舍弃了一侧边刷，以及更薄的外形设计（能否保证机身稳定性），到底是不是一件好事，目前我们还不得而知，但从目前科沃斯所提供产品以及我在现场所看到的结果是，科沃斯DEEBOT X2的表现还是比较出乎意料的。此前扫地机器人的圆形设计，更多是妥协之后的产物，随着技术的发展，未来将会有更多类似DEEBOT X2这种不规则形状的扫地机器人出现，能够更好的帮助用户做好室内清洁工作，至于这个“未来”还要多久，就让我们拭目以待吧。

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