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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

由 西紅柿燉番茄ZDM 發表于 攝影2023-01-31
簡介用過科沃斯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

慧魚機器人課程一節課多少錢

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

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

(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

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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 ▲

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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

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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)。

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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。

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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:

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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 ▲

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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

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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

” ▲

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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。

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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。

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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。

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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。

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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

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

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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

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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

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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

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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

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在平板拖布時代,

科沃斯第一個

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

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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。

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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

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

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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。

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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

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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。

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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 ▲

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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

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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

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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。

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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

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

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~