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扫地机器人智能规划SLAM路线浅析(一)

SLAM作为扫地机器人的核心技术,主要解决这是哪里(Mapping)和我在哪里(Localization)问题。
SLAM技术及上下游产业链的发展,让整个扫地机器人行业从随机、陀螺仪时代,发展到了智能规划时代,采用激光雷达和视觉作为SLAM方案的中高端扫地机器人是这个阶段市场渗透率增长的核心驱动力之一。
目前市场头部玩家有截然不同的SLAM技术及产品线布局路线选择,本文与大家一同对这个话题做一些分析和讨论。

一、头部厂商简介

各品牌入选理由(排名无分先后):
Irobot,全球扫地机器人行业领导者,雄狮般的王者风范
品牌调性,高品质、高端,国内高知&高收入家庭,选择IRobot产品居多
VSLAM技术路线的鼻祖和坚守者,也终于没有掉链子,眼看着VSLAM技术路线软体验被Laser SLAM甩出一条街的情况下,及时雨一般对软件进行了一系列的升级,实现了跨时域的地图存储及复用
敢于革自己的命,今年推出了D型的新品,谁想用D型革我的命来着?
北美、欧洲、亚太(保守点说部分地区吧)的市场领导者,但在中国,水太深了,本土化运营需要积累和提升。(中国品牌出海,往往能够在短时间内交出较亮眼的成绩单,因为性价比高,如果再为了市占牺牲利润的话,就更。。。;而IRobot动辄5000+的价格,可见中国品牌出海和Irobot入华,是两个不同维度的事情)
Ecovacs,中国市场老大,全球市场第二,国内市场近几年如此激烈竞争的情况下稳住了市占率,是第一个同时拥有Laser SLAM和Visual SLAM两条产品线的头部玩家。同时,国际化战略取得了不错的阶段性成果,打到了北美和欧洲,Irobot的老巢。
Neato,Laser SLAM的开山鼻祖,目前Laser SLAM主流路径规划方式的鼻祖,第一个兼容5G wi-fi的扫地机器人,D型长滚刷运动和清洁平台的坚持者,诞生于斯坦福的Neato技术范十足,但长期在IRobot的压制下,市场表现倒是稍显暗淡。
Dyson,你可以说360 Eye蠢得不如一条狗,也可以说Dyson的吸尘器太贵性价比不高,但是,Dyson就是Dyson,吸尘器行业的IRobot(这样说好像反了)。好吧,我只用过Dyson烂的一塌糊涂的扫地机器人,无需做舔狗,之所以一定要提Dyson,是因为下面这个金光闪闪的大人物:
Andrew Davison,机器人视觉宗师,现任英国帝国理工学院教授,机器视觉组及Dyson机器人实验室主任,英国牛津大学博士,单目摄像头SLAM奠基人(MonoSLAM),近年来在视觉slam领域做了大量研究,著名工作包括MonoSLAM, SLAM++, DTAM等。Google Scholar论文引用数:12232(截止2016年4月28日).
Dyson的360 Eye太对不起Andrew Davison了
RoboRock,在扫地机器人行业,一个成立3年并且销售额30亿的公司,想不说它牛逼都不行吧。除了背靠小米这颗大树外,石头也有非常多的独特之处。不得不说,小米一代扫地机器人的出现,推动了扫地机器人行业,特别是在中国市场的快速发展,如果没有石头,这一代扫地机器人的体验,可能至少要延后1-2年才能被消费者得到
三星,市占率几乎为零,入选理由只有一个,因为三星秀肌肉很香,地面投射光板,机器人视觉跟踪实现手动路线控制;带毛发切割的滚刷系统等等。还有LG的cordzero,这些没有市占率的韩系品牌,是扫地机器人行业中的一股清流。

二、头部厂商SLAM技术路线选择

小米(Model:1S,不知道是哪家厂商做的,宣城同时应用两种SLAM技术在一台扫地机器人上)
总结,只有Ecovacs和小米(1S)同时发布了Visual和Laser SLAM两种技术类型的产品,但同时开发及维护两条技术路线,研发投入较大,在拥有更丰富产品线体系的同时,产品布局摆位,竞争策略,也会变得更加复杂。

三、中国、美国市场SLAM格局分析

我们先从中美两大市场主销的高端规划类产品技术类型、价格和Reviews数量维度作分析。
注1:蓝色代表Visual技术路线产品,黄色代表Laser技术路线产品
注2:美国相关数据来自Amazon US,以评论数作为销量的参考
注3:中国相关数据来自TMALL,同样以评论数作为销量的参考(国内电商的价格策略(大促前的改价格)真的是让消费者北都找不到。


总结:
从单品销量角度:高端规划产品,美国市场因IRobot,VSLAM类型占比较多,在国内,Laser SLAM占了绝对的主导地位
从价格角度:整体市场Laser SLAM价格高于VSLAM,但在美国市场除外
可以看出,从品牌和市场影响力的角度,IRobot的影响力非常巨大,以一己之力,在美国市场将其Roomba 9系列的VSLAM产品售价保持在高位水平

四、配置对比和决定性配置参数分析

以下产品配置和参数信息来自于公开互联网,可能不完全正确。

表1:国内市场高端规划注销型号配置一览
从上表可以看出,国内市场基本以以下两个要素作为产品价格段的区隔:
拖地:是否具备拖地功能及拖地的方式(电控>自渗水)
SLAM方案:Laser SLAM > Visual SLAM
Laser SLAM+拖地类型产品价格一般在2000以上,得益于激光SLAM技术在扫地机器人行业发展并且快速转化成了更好的用户体验。
对于拖地,科沃斯是上个阶段的开创者和领先者。拖地(洗地)是下一个目前尚未被很好解决的痛点和刚需,很多产品已经发布了干湿混合拖地模式、往复拖地路径等创新体验,科沃斯在拖地上的迭代和行动看起来略显迟缓。
石头虽然是一家值得尊重的公司,不过其在第一代第二代产品发布时的营销策略在我心里还是留下了一些黑点的:
鼓吹拖地无用论,米家一代是没有拖地的,营销上石头将扫拖一体黑化为拖泥带水。不过随着石头自己的产品集成了拖地组件,甚至模仿了电控水箱,脸打的也是啪啪作响。
鼓吹保存地图无用论。家庭环境会发生变化,存储地图有什么用呢?这滑稽的营销策略,后来也被自己打了脸。
石头是一家值得尊重的公司,这两个黑点也许只是营销策略而已,各位看官一笑而过就好了。
除了拖地和SLAM之外,其他关键配置和指标:
电池类型和容量,行业已经全面转向锂电池,石头和米家全系列5200mAh大容量配置的电池,并且在营销上大讲特讲,确实带动了行业电池配置提升的大趋势
真空吸力,也是石头在大讲特讲,并且在数字上具有明显的优势。真空度不等于吸力不等于清洁效果这个道理,大部分消费者还是不懂的。吸力影响清洁效果,大部分消费者的直观感受,大了总没错。有机会会邀请这方面的专家单独展开讲一讲这里面的门道
Mapping和localization,是否能存储和记忆地图,划分区域等特性,消费者也越来越看重。这里面可以展开的内容特别多,显性的如Multi-mapping,房间划分,用户自定义划分区域虚拟墙等,隐性的如地图更新、重定位等。这个领域科沃斯在过去是处于领先的,但后来者也在迎头赶上,早于科沃斯推出了部分高阶特性
总结:
SLAM类型和拖地是目前产品区隔的重要因素
技术-产品功能-产品体验-市场营销-消费者认知-购买决策,这个链条非线性关系,扫地机器人行业也会越来越像成熟的消费电子产品,消费者会形成对各种关键的配置、参数的认知,左右其购买决策

五、Laser SLAM和VSLAM传感器和主处理芯片分析

传感器:
Laser SLAM,以三角测距激光雷达为主流(其它还有如TOF、结构光等在商用领域应用较多),一个激光发射头,一个摄像机捕获发射信号,通过三角计算解出距离,通过机械旋转的方式,以一定角分辨率得到二维环境的距离信息。
Visual SLAM,一般使用单目RGB摄像头即可,解算单帧的特征点(路标),并融合码盘和陀螺仪进行多帧的几何关系解算,得到机器人的位置和姿态。
同时,为了应对复杂的地面环境(如地毯)下陀螺仪和码盘的误差,也会考虑使用光电传感器(鼠标)来辅助,如IRobot、科沃斯、石头都使用过该技术。
芯片:
从上文的主流型号芯片配置可以看出,Visual SLAM目前更多使用A35内核的芯片,而Laser SLAM以A7为主流,可以参考ARM此前发布的产品矩阵。
A35与A5/A7相较,主要提高了能耗性能,可见VSLAM还是需要更大的计算量。

成本:
从直接传感器成本来看,Laser SLAM数倍于VSLAM;从主计算单元成本来看,VSLAM高于Laser SLAM(不会高太多)
所以整体来看,VSLAM相较于Laser SLAM有一定成本优势。
扫地机器人智能规划SLAM路线浅析(二)

本文转载自知乎(刘彬彬),感谢!

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