iRobot 的掃地機器人

機器人公司 iRobot

iRobot 公司是由三位在麻省理工學院研究室工作的 Rodney Brooks , Colin Angle 以及 Helen Greiner 在 1990 所成立的公司。最早公司研發生產軍用機器人,並在 1998 年與美國國防部底下的部門國防高等研究計劃署(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) 共同研發軍用機器人 PackBot 。 PackBot 重 24 公斤,長 0.8 公尺,截至目前為止超過 2,000 台的 PackBot 被派往阿富汗與伊拉克協助美軍對抗恐怖組織,此外 PackBot 也是第一批在大海嘯過後深入福島核災地區的機器人。PackBot 可以拿來偵查、巡邏,身上裝有攝影機,且特殊的構造能讓其從 6 呎高空落下也不損壞,適應地形能力很強,另外具備聲控功能,可以前往有爆炸風險的環境,降低人員因爆炸而受的損傷。

深入戰場的 packbot

 

第一款家用機器人

然而真正讓 iRobot 廣為人知的是名為 Roomba 的家用機器人。Roomba 機器人於 2002 年發布,它其實是款自動化的吸塵器機器人,簡單來說就是會自己走動的「吸塵器」,所以市場通常都稱呼它為掃地機器人。根據 iRobot 的統計,這款 Roomba 機器人已開發出五個世代,且賣出超過五百萬台;另外 WinterGreen Research 指出,iRobot 在家用清潔型機器人市占率為 65%,接著為台灣松騰實業及德國 Karcher 9% 的市佔率,再來是同為韓國的 LG 7%、 Yujin 6%、三星 4%,可以看到 iRobot 市占率之高讓人驚艷。

Roomba 機器人的外觀為圓盤狀直徑約 34 公分,厚度不超過 9 公分,可以輕鬆穿梭在家裡各個角落,他的前方配置有一個接觸式傳感機械的保險槓,當機器感應到碰撞後,微處理器會立刻下令更改前進的方向。

Roomba 如何前進呢?它是靠可充電的鎳氫電池當動力來源,底下配置兩個輪子驅動,在比較新型的機器人還配置有充電站,當機器人快沒電時,充電站會利用紅外線導引機器人回家充電,相當方便。

Roomba 機器人打掃的原理是利用兩個旋轉方向相反的電刷,將灰塵集中在吸口,再利用吸塵器的技術將灰塵吸入機器中,周圍還配置了三腳邊刷,將主刷沒刷到的灰塵集中到主刷內,另外較高階的機器人還配置空氣清淨機常用的 HEPA 濾網,讓空氣更乾淨。

讓蜜歐帶你看看 Roomba 最新型 980 的超強效果:


影片來源:@Youtube by iRobot

 

另外,大家一定很好奇掃地機器人是怎麼決定它的路徑的呢?

亂走,是使用者看過 Roomba 機器人走動後的最大的心得,但其實不然。雷鋒網在掃地機器人是怎麼做路徑規劃的,文章中特別分析了 Rommba 機器人行走路徑的背後邏輯:

Rommba 機器人採取的是隨機覆蓋法的行走方式。隨機覆蓋法,有人也稱為隨機碰撞式導航,但這並非是指機器人真正與環境中的物體產生碰撞,也非毫無章法的在地板上隨機移動,換言之在工程操作中「隨機」也是 一個難以達到要求,隨機覆蓋法是指機器人根據一定的移動算法,如三角形、五邊形軌跡嘗試性的覆蓋作業區,如果遇到障礙,則執行對應的轉向函數。這種方法是一種以時間換空間的低成本策略,如不計時間可以達到 100% 覆蓋率。隨機覆蓋法不用定位、也沒有環境地圖,也無法對路徑進行規劃,所以其移動路徑基本依賴於內置的算法,算法的優劣也決定了其清掃質量與效率的高低。

據稱,其採用 iAdapt 智慧化清掃技術的專利技術,這是一種軟、硬體相結合的智慧化 AI 清掃系統, 硬體由 Roomba 前方的若干紅外線探測器、底部灰塵偵測器和落差傳感器、毛刷膠刷邊刷測速系統等組成,透過 Roomba 的硬體傳回的訊息,iRobot 自身的軟體可以對回傳訊息進行分析,根據紅外線回傳訊息的強度、範圍、高度、轉速、電流大小、阻力等參數,計算出前方障礙物大致形狀,再經過軟體的處理運算,得出的結果就是 Roomba 下一步清潔方式,Roomba 以每秒 60 次的速度計算周邊障礙物的情況,同時根據所處環境做出四十餘種清掃動作,如圍繞、 折返、螺旋、貼邊、轉身等。

其次 iRobot 採用面積模糊判定算法,根據房間面積自動設定清掃時長。和路徑規劃不同的是,Roomba 開始收集算法估算所需的兩個重要參數:單次行進距離和單位時間碰撞頻率。單次行進距離越長則間接代表房間面積越大,走幾步就調頭則間接代表房間面積較小。每次碰撞 Roomba 都能收集到相關資訊,單位時間內碰撞頻率越高代表房間面積越小,碰撞頻率低則表示需要清掃的面積較大。

看完掃地機器人 Rommba 的介紹,但蜜歐要告訴你第一款掃地機器人其實不是 iRobot 的 Roomba ,而是由英國戴森公司(Dyson)所推出的DC06,掃地機器人。

在 2001 年,沒錯,就是 iRobot 發表 Roomba 的前一年,戴森公司就已發展出第一款家用掃地吸塵器,並取名為 DC06 ,然而考量到 DC06 高達 3,000 美金昂貴的售價,與他們認為未來有更好的方法讓掃地機器人更有效率,於是決定不販售,戴森公司創辦人 James Dyson 這樣告訴記者。

 

英國戴森公司第一款掃地機器人 DC06

 

拖地機器人 Braava

iRobot 除了有吸塵器的掃地機器人 Roomba 外,還推出了拖地機器人 Braava。有別於 Roomba 是靠自己機器內部的演算法模擬「隨機」路徑, Braava 的路徑就顯得較有規矩,它是依靠一個盒子發射訊號告訴 Braava 拖地機器人現在位於什麼位子,並蒐集機器人碰撞的資料,紀錄並分析已清掃的區域,來決定路線,iRobot 將其稱為北極星導航(North Star Navigation)。

Braava,有兩種模式:乾拖(sweep)與溼拖(mop),在乾拖模式下 Braava 以乾布擦地,收集灰塵、髒污和毛髮。在溼拖模式下,則以濕布拖地,由清潔布吸收表面灰塵和污垢。Braava 內含儲水系統,能夠自己噴水再來回拖乾淨,是不是覺得相當神奇呢?下面影片讓你瞭解上述所有功能:


影片來源:@Youtube by iRobot

 

結論

掃地機器人的市場還有想當大的成長空間,但隨著像戴森、LG、三星等越來越多競爭對手的出現,iRobot 是否還能保有在這個市場的絕對優勢與市占率都是我們值得觀察的部分。蜜歐認為有競爭是好事,可以加速掃地機器人的發展,帶給消費者更好的使用體驗!

 


封面圖片來源:@Flickr by Janitors

內容圖片來源:@Flickr by  U.S. Army Alaska

參考資料外部連結:雷鋒網: http://www.leiphone.com/news/201606/p4rtD88yiYVQT6F9.html