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硬核分析!掰開揉碎,從技術原理聊一聊掃地機器人如何選購
慧魚機器人課程一節課多少錢
掃地機不好選
如果要評選這兩年「
增長最快的小家電
」,掃地機器人一定穩居榜首。
網上關於掃地機器人的評測內容汗牛充棟,所有熱門機型都能找到大量參考資料。但每個博主在評測中都會有自己的喜好和傾向,遇到利益相關更是雲遮霧繞,普通消費者根本無法
透過商家的層層“包裝”,看到產品的真相
。
那如何才能
看懂商品詳情頁那些花裡胡哨的商業用語
,甚至直接
透過觀察機器外型來判斷一臺機器是否真的好用
呢?本文,我就透過
技術原理的講解
,來和大家
分享
一下掃地機器人的
選購要點
,同時
展望
一下掃地機器人的
未來發展
。
接下來的內容我會從
演算法、硬體
以及
智慧體驗
三個部分分別展開。
這是一篇比較硬核的
技術分析
,讀起來可能比較無趣。但如果能夠耐心看完,應該能夠徹底
釐清掃地機器人這幾年的發展歷程
,也會對掃地機的選購有一個
更全面的認知。
掃地機如何選?
1、演算法
演算法就是
解決方案
,是掃地機器人
最基礎的構架
,也是一家公司
軟實力的體現
。很多小品牌出產的的機器,演算法都沒做好,使用體驗肯定好不到哪裡去。
演算法又可以分為
SLAM方案
和
(主動)避障
。
①SLAM方案
“SLAM”是很多掃地機器人詳情頁都會出現的一個詞,其實就是英文“Simultaneous Localization and Mapping”,翻譯過來就是我們常說的“
建圖及導航
”。
初代
的掃地機不會建圖,更不懂導航,完全靠
隨機碰撞
,體驗很差;不過現在主流的技術就是
鐳射雷達導航
。
所以拿到一臺掃地機之後的第一步,就是看它的頂蓋上有沒有一個
凸起
——
有凸起的就是採用鐳射雷達導航的機器
;頂部如果是水平的,就跟“智慧”倆字沒什麼關係了 ▲
360 X100
不過這裡也有例外,比如 360的 X100,就透過設計
把突起的鐳射雷達探頭給隱藏起來了
▲
科沃斯N9+
還有一種就是以科沃斯的N9+為代表的採用
視覺導航
的機器,在主機頂部有一個攝像頭用來檢測環境,實現定位 ▲
這類機器的優勢是可以把
機身做得更薄
,缺點則是
效率和精度沒有鐳射雷達高
。幾個“大廠”之中,目前還在這個賽道探索的,只有
科沃斯
,不得不佩服科沃斯對於技術本身的執著。
從技術原理來說,視覺方案是要領先於鐳射雷達方案的
,只是現階段礙於成本等綜合原因,鐳射雷達方案才成了主流選擇。
展望
:
未來掃地機器人的成熟形態,應該是採用 VSLAM
(視覺建圖與導航)
方案的
。屆時機身高度會被大幅壓縮(凸起的鐳射雷達探頭是行業產品設計痛點)。
另外,同樣是凸起的鐳射雷達感測器,不同的產品之間也是有差別的。
目前市面上的機器,大部分品牌採用的都是
LDS鐳射雷達感測器
,而科沃斯用的則是
d-ToF感測器
。兩者技術原理大致相同,但在
檢測精度方面 d-ToF要高於前者,響應速度也更快,還能彌補LDS鐳射雷達無法檢測落地窗、落地鏡等高反射率物體的缺陷,但成本更高
。另外,科沃斯在鐳射雷達頭上加了一層
防護罩
避免機械損傷,細節方面也更好。
展望:只要成本能壓下來,d-ToF應該會全面取代 LDS鐳射雷達。幾家頭部企業中,目前科沃斯走在前列。
②避障
避障也和SLAM方案的發展過程差不多,簡單說可以分成“
有主動避障
”和“
沒有主動避障”
兩大類。
雲鯨J3
目前主流品牌中,
大部分主力機型都配置了主動避障模組
,沒有主動避障顯得有些“不入流”——但有一個例外,就是雲鯨。雲鯨的歷代產品都沒有主動避障,但云鯨絕對是入流的。
有沒有主動避障也很好判斷,
就看掃地機行進方向有沒有大面積的黑色面板
。如上圖雲鯨J3只有一塊小面積的接收器,是用來接收基站返回訊號的,所以沒有主動避障 ▲
沒有主動避障意味著機器會到處亂撞,無法避開桌腿等傢俱以及地面障礙物,優點則是漏掃會更少。
而主動避障技術目前又有三種:
鐳射、視覺
以及
鐳射+視覺。
各品牌詳情頁所謂的
紅外、結構光
,甚至
d-ToF
,指的都是鐳射避障。之所以叫法不同,是因為其技術原理確實存在差異:
米家掃拖機器人2
比如小米的米家掃拖機器人2,用得是 8顆獨立感測器,發射 8條線鐳射,從而實現主動避障,官方把它叫做“
dToF立體
”避障 ▲
追覓L10 Pro(已停產)
追覓的L10 Pro(已停產)採用的則是兩束交叉的鐳射,用來探測障礙物,這也是目前應用也最廣泛的“
結構光
”避障 ▲
以上兩種,都是
線鐳射
。
360 X100
360 X100非常特殊,完全不同於前兩者的“線鐳射”方案,採用的“
面鐳射
”,整整齊齊一排鐳射過去,正面探測死角更少,官方稱其為“
三目鐳射雷達
” ▲
追覓W10 Pro
類似採用面積光方案的,還有追覓的 W10Pro,官方把它叫做“
3D ToF
” ▲
以上這些,可以統稱為“鐳射避障”。總體來說,
面鐳射的避障精度會比線鐳射更高
——畢竟探測死角更少。但鐳射再強,也只能判斷
“有沒有障礙物”
,卻無法解決
“是什麼障礙物”
的問題。這就導致了一個非常嚴重的問題:
比如一臺採用鐳射避障的機器,其避障靈敏度可以精確到一小塊樂高玩具,這聽起來非常強大。但問題也隨之而來:這臺機器在面對和樂高玩具顆粒差不多大小的瓜子殼時,會把瓜子殼當做障礙物避開,而無法完成清掃。
於是
攝像頭
也參與到了主動避障方案之中。
科沃斯T10
目前市面上
單獨採用攝像頭避障方案
的,有且僅有
科沃斯T10
這一款機器 ▲
單攝像頭避障
的難點在於,
只能識別演算法中寫入程式碼的已知障礙物
,比如拖鞋、插線板、體重秤等等,面對形狀不規則的非常規障礙物(比如小孩子的隨機玩具)顯得有些力不從心。優點則是
避免了
上文舉例的鐳射避障方案中可能出現的
“誤判”問題。
用過科沃斯T10系列或者X1系列掃地機的朋友都知道,在“設定”中有一個“
顆粒物策略清潔
”的選項,開啟後機器人可以
主動檢測地面顆粒物
,並且
降低邊刷轉動頻率防止打飛垃圾
,利用的就是攝像頭避障的這個優勢 ▲
所以
攝像頭避障的優點是精準,缺點則是“笨”,“不靈活”
,需要程式設計師預先“告訴”掃地機,哪些東西需要避開,而不像鐳射避障那樣,只要有障礙,就會一律避開。
目前科科沃斯T10都可以做到主動識別
30種常規障礙物
,應對日常家居環境的避障綽綽有餘。並且這個數字還在不斷更新(
科沃斯X1 PRO
已經更新到
38種
)——最重要的是,每一次更新都可以透過遠端
OTA升級推送給使用者,相當於效能免費升級
▲
比起單鐳射避障,
單攝像頭避障這條路並不好走,甚至有點吃力不討好(對晶片算力要求高,硬體成本更高)
,廠商需要承受更多的不理解和質疑的聲音(可以類比新能源汽車廠商中特斯拉始終堅持的攝像頭方案)。但在未來,
攝像頭避障前途無量
。
展望
:在未來,
視覺避障一定會成為主流
,並且越早佈局越有技術優勢。至於能否徹底取代鐳射避障則是未知數,因為影響因素太多。
科沃斯X1
目前市面上相對完美的方案是把
鐳射避障和攝像頭避障融合起來
,這方面又是科沃斯最先進行的探索。以上圖的科沃斯全能旗艦X1為例,目前幾家頭部企業的旗艦機型採用的都是
鐳射+攝像頭的組合方案
▲
不過融合並沒有那麼簡單,把鐳射和攝像頭整合在同一臺機器上,並不意味著這臺機器可以同時擁有兩項技術的優勢,相反它
需要面臨兩項技術之間的衝突
(上文已舉例說明)。這又需要耗費演算法工程師無數個日夜的努力。
其實講到這裡我特別想感慨一句:
在整個行業的發展過程中,科沃斯切切實實起到了推動作用,幾乎每一次的技術革新都是科沃斯引領的,創新能力確實一流,無愧於“大廠”的稱呼
。
2、硬體
如果說
演算法
是掃地機實現
智慧化
和
自動化
的基礎,那麼
硬體
則是掃地機真正實現其
掃拖功能
的保障。
①晶片
在掃地機的日常使用中,晶片存在感很低,使用者很難知到。但晶片卻是非常重要的一個硬體,尤其是在攝像頭避障已經成為各家旗艦基本配置的今天,
晶片的算力顯得尤為重要
。
掃地機晶片的發展史中有一個里程碑事件,就是2021年首款全能掃拖一體機器人科沃斯X1的釋出。
這款機器在當時看來有如一記
“王炸”
,直接把友商們“殺”得片甲不留。X1除了帶來了
掃地機的全新形態
(全功能基站)之外,還
首次
在掃地機上使用了一塊可以
滿足自動駕駛級 L2+級晶片
,型號是
地平線旭日3
,AI效能對比上一代算力提升 16倍,堪稱
革命性技術迭代
。
自此,各家旗艦先後跟進,紛紛採用算力更高的自動駕駛級晶片。但時至今日,這依舊是所有產品中唯一一個將晶片型號公佈出來的機型。科沃斯在2022年釋出的 T10系列延續了 X1的基本硬體,採用的也是同款晶片。
②全能基站
如前文所述,全能基站也是科沃斯首創的,市面上出現的第一款真正意義上的全能掃拖一體機器人是科沃斯的X1 OMNI。在當時的情況下,我拿到這臺機器的時候真的是有種
驚豔
的感覺,說它是
“未來產品
”絲毫沒有誇張 ▲
全能基站的出現一下子給這兩年的掃地機器人發展指明瞭一個新的“卷”的方向,市面上一下子湧現出了大量全能機型。但即便是“卷”了一年多之後,作為“開拓者”的這臺科沃斯X1依舊穩居第一梯隊。
不是我刻意誇科沃斯,而是
科沃斯的研發確實太有前瞻性了
,幾乎每次都走在友商前頭。
在用上全能基站之前,我從來不用掃地機的拖地功能,因為手洗拖布體驗太差;但在
有了自動洗拖布功能之後,掃地機的拖地功能是“真香”
!更香的則是
自動上下水元件的出現
,再一次解放了雙手——不過這次改變行業的,是
雲鯨
。
如果預算足夠,我是比較建議大家選購全功能掃地機器人的,目前
各家也在逐漸砍掉單純自動集塵的產品
,
自動洗拖布幾乎就是大勢所趨
。
③旋轉拖布
雲鯨J1
在雲鯨J1釋出之前,市面上所有掃地機器人的拖布模組都是
平板結構,
拖地利用的是拖布的
高頻震動
(說起來也是科沃斯的首創功能,包括拖布模組帶水箱,都是科沃斯首創)。
2019年下半年,雲
鯨J1橫空出世
,第一次採用了
旋轉拖布
,並且實現了拖布的
自動清洗
,給了掃地機行業帶來了一次
全新的產品思路
。
科沃斯緊隨其後推出了N9+,追覓也釋出了W10(已停產)跟進。接著,效能更強,功能更全的科沃斯X1如期而至。掃地機器人的拖地功能
徹底進入了旋轉拖布時代
。
不過同樣是旋轉拖布,設計其實也有差異。大部分品牌採用的都是純絨毛結構,
科沃斯
在絨布中,混進去了一些藍色的
尼龍材質
,目的則是為了
增加對頑漬的清潔能力
——類似的設計可以參考洗地機的主刷結構 ▲
目前的頭部品牌中,
只有石頭的G10系列還在堅持使用震動拖布,
口碑方面譭譽參半,爭議比較大。
④機身水箱
在平板拖布時代,
科沃斯第一個
把
高頻震動
加入進來,又
第一個
在拖布模組上加上了
水箱
。如今在行業大闊步進入旋轉拖布的時候,第一次應用
機身水箱
來保持拖布溼度均勻的,依舊是科沃斯——而作為旋轉拖布鼻祖的雲鯨,在今年剛釋出的雲鯨J3上,也首次加入了機身水箱。
可見機身水箱設計也已經被整個行業廣泛接受。
⑤邊刷
關於邊刷的設計,各家有很大差異。
科沃斯
“祖傳”設計一直採用
雙邊刷
,而且這幾乎成為科沃斯的一個賣點;
雲鯨
跟隨科沃斯,採用的也是
雙邊刷
;但
石頭和追覓
採用的則都是
單邊刷
。
那到底是單邊刷好,還是雙邊刷好呢?要弄明白這個問題,首先就要
搞清楚邊刷的作用
。
邊刷,顧名思義,就是在掃地機
貼邊清掃中發揮作用
的。如果大家仔細觀察掃地機行進路線就會發現,真正在貼邊清掃中發揮作用的,始終是掃地機右側邊刷。換句話說,科沃斯和雲鯨的左側邊刷在沿邊清掃中並沒有發揮作用。
所以從沿邊清掃這個“指標”來看,雙邊刷是沒有意義的。
那掃地機的邊刷真的只有在沿邊清掃時才用得到麼?實際上,除了在沿邊清掃時把垃圾“撥”出來之外,掃地機的邊刷還有一個重要作用,就是在
區域性清掃
中
歸攏垃圾
▲
因此,單邊刷在日常全域性清掃中完全夠用,而雙邊刷也並不是雞肋。如果經常需要區域性清掃,可以重點考慮雙邊刷設計的機型。
⑥吸力及主刷結構
掃地機詳情頁吸力引數介紹
掃地機最早都只有 2000-3000Pa吸力,後來在“卷王”追覓的不斷內卷下,各家旗艦的吸力都提升到了 5000-6000Pa。
但對於掃地機來說,吸力引數其實只是提升掃地效能非常有限的一部分。上圖是我拆解過的一臺掃地機,從吸塵口到排氣口,線路彎彎繞繞,並不是非常順暢 ▲
因此,
集塵風機入口的吸力引數只能參考,並不能以此判斷掃地機的掃地能力強弱
。
科沃斯X1吸力引數
目前各家旗艦機型在吸力引數方面的差異也不算很大,基本都在同一級別。所以
吸力引數僅供參考,不必過分看重
▲
除了吸力引數之外,
主刷的結構
是影響掃地機掃地能力的一個重要指標。也正因如此,我才把這兩項引數放在一起來講。
主刷主要有兩種,一種是以石頭為代表的
純膠刷
,兩端塑膠件可以拆卸 ▲
另一種則是以科沃斯為代表的
膠毛一體結構
的主刷,兩端都是一體成型的 ▲
實測體驗來說,
純膠刷清潔能力稍差一些,但在被長髮纏繞後清潔要更方便
。而毛刷的加持,則增強了主刷對固體顆粒物的清潔能力,但被長髮纏繞後打理難度更高。目前膠毛一體的主刷是市場主流。
3、智慧體驗
傳統的掃地機單純就是一個清潔工具,不過隨著攝像頭的加入,它逐漸被賦予了新的功能。
①影片管家
第一次在掃地機上引入影片管家功能的,依舊是科沃斯。最早實現這項功能的,正是科沃斯的第一款王炸級全能旗艦科沃斯T8 AIVI ▲
影片管家功能的應用場景其實還蠻多的:
①家裡有毛孩子的,上班期間可以用它來觀察毛孩子;
②家裡有老人的,給老人家安排一臺,打電話找不到老人家時,可以直接遙控掃地機去找老人家,並直接與其對話。
有些朋友擔心隱私問題,我覺得不無道理,但也不必過分擔心。以科沃斯為例,影片管家功能是經過
萊茵隱私安全認證
的,而且訪問影片介面
需要密碼。
更何況,如果有一臺掃地機在家裡亂跑,必然發出噪音,
使用者不可能毫無知覺
。
因此,
隱私問題值得關注,但也沒必要因此焦慮
,它還是很安全的。
②智慧語音
科沃斯X1
為了讓影片管家功能下的掃地機可以實現
雙向通話
,科沃斯在主機 d-ToF感測器頂蓋上設定了三個麥克風用於收音 ▲
麥克風有了,晶片運算效能也足夠強大,同時機器還是聯網的——那掃地機是不是還可以搖身一變成為智慧音箱?沒錯,工程師們也是這麼想的!而將智慧語音功能應用到掃地機器人上的,又雙叒叕是科沃斯,而且還是本文反覆提及的那臺科沃斯X1。
科沃斯T10
集成了攝像頭功能的掃地機可以聽聲辨位,然後利用攝像頭對語音指令發出位置進行準確定位,直接實現
定點清掃的語音控制
▲
這種操作體驗是第三方智慧音箱完全無法取代的。尤其是在掃地機功能愈發豐富,而基站按鍵日益精簡的今天,只能語音控制非常實用的一個功能。
目前這也是科沃斯掃地機的一個特色功能。
總結
關於掃地機器人選購的技術分析到這裡差不多就要結束了,大家在選購的時候只要對照著我本文的介紹一條條看下來,就能把這臺機器的硬體配置看得明明白白。
在之前的內容中,我就多次說過科沃斯在行業內是當之無愧的 NO。1,但說實話我也沒想到這樣一篇技術分析的內容,竟然會反反覆覆,如此高頻地提到科沃斯,確實還是超出我的預期。客觀說,
在技術方面科沃斯確實一直處在行業領先水平,是掃地機器人行業繞不過去的大山
,多項重要的技術迭代都是科沃斯率先研發的。不過目前的大環境下,國內友商實在太捲了,學習借鑑能力超強,普通消費者很難了解到這些。
客觀說,目前的掃地機器人不完美,每個品牌都存在這樣那樣的問題。我經常看到粉絲留言表達自己對各個產品的擔憂,我也完全能夠理解大家的心情。但我想說的是,掃地機這東西真的就是“
早買早享受
”,大部分用上“高科技”的使用者,基本都在喊“
真香
”。
如果非要“吹毛求疵”,那每一款產品確實都能挑出毛病,尤其是
看產品差評,你總能找到一個不買的理由
。但質量問題從來就只有 0和 1——遇到了就是遇到了,遇到了也不用擔心,只要選擇的
購物平臺和品牌靠譜
,
能夠積極解決問題就行
,這才是最重要的。
目前年關臨近,很多人都在考慮給家裡的長輩送什麼小電器能夠讓生活更加便利,我覺得掃地機器人可以重點考慮一下。尤其是那些機身帶攝像頭,有
影片管家功能
的機器,
對於獨居老人來說真的非常實用
!
未來的掃地機器人到底
還能發展出哪些好用的功能
?這些技術創新,會不會依舊由科沃斯引領?還是會有黑馬突起?讓我們拭目以待。
堅持做有態度的評測,生產有溫度的內容。我是番茄,我們下一篇再見~