随着智能家居概念的普及，越来越多的人倾向于选择智能化家电产品，其中扫地机器人因其便捷性备受推崇。近日，中国家电网发布了《2021年扫地机器人市场发展白皮书》，指出中国已成为全球最大的扫地机器人市场。扫地机器人不仅能扫地还能拖地，甚至可以清理各种卫生死角。本期《科技周刊·新知》聚焦于扫地机器人背后的科技，揭示这一小巧设备如何解放人们的双手。

家庭“新成员”，它如何构建清扫地图

许多已经购买并使用过家用扫地机器人的用户应该对此并不陌生。新的扫地机器人在正式工作前需要花费一定时间来“熟悉”它所在的环境，以便合理规划清扫路径。那么，清扫地图是如何形成的呢？

南京工业大学电气工程与控制科学学院的王莉副教授向《科技周刊》记者介绍，目前市场上主流的扫地机器人主要采用激光测距导航定位和视觉定位规划这两种清扫路径规划形式。激光测距导航定位利用激光雷达的SLAM技术，通过发射激光扫描房间内的每个点，生成数字地图。此外，扫地机器人还可以根据室内家具位置的变化实时更新清扫地图。

视觉定位规划又称VSLAM，即基于视觉的同步定位与地图构建。这种形式可以通过摄像头探测周围环境。其中一种方式是在室内安装信号发射模块，扫地机器人通过测量自身与信号之间的偏移角度来确定位置。另一种方式则是通过全屋巡航，利用摄像头扫描环境，识别地标，再结合红外传感器和数字运算，生成房间地图，实现导航。

“走出”家门，它还能在哪些地方发挥作用

人工智能技术的发展推动了扫地机器人的升级。除了家用场景，扫地机器人在其他领域也有广泛应用。例如，在高铁站、医院等室内场所，扫地机器人已经成功应用于无人打扫车。

4月26日，南京王先生的工厂车间在大扫除时尝试使用无人打扫车。只需在触摸屏上简单操作，无人打扫车就能自动识别环境并规划清扫路径。机器人还可以重复清洗特别脏的区域，连续工作5小时后，可以完成车间地面的清洁工作，相当于人工一整天的工作量。

无人打扫车更智能的地方在于全自动路径规划功能。它采用激光雷达和视觉算法融合构建动态地图，并集成多种技术，如多维声波传感器阵列、激光雷达和视觉算法等。无人打扫车可以根据实际情况自动规划最优路径，避免障碍物，确保设备和人员的安全。此外，它还支持语音、触屏和APP等多种交互方式。

室外版无人打扫车也在测试中。它可以在无人驾驶的情况下自动完成街道的清扫任务。车身配备了许多摄像机和激光雷达设备，可以精确感知周围环境，自主判断障碍物的位置、距离和属性，实现无人化清扫操作。

酷炫广告语，它是否名副其实

在一些品牌的扫地机器人宣传页面中，诸如内置红外线导航、超声波导航、螺旋仪导航等看似炫酷的技术是否真的可靠？王莉副教授解释说，尽管市面上的扫地机器人大多采用激光雷达进行避障，但仅靠激光雷达可能无法应对复杂环境。红外线导航、超声波导航和螺旋仪导航等技术可以进一步提升障碍物识别能力，尤其是在识别动态障碍物方面，这对于扫地机器人更好地融入人类生活至关重要。

《白皮书》还指出，AI视觉识别、dToF（直接飞行时间）导航、3D结构光等技术的应用推动了扫地机器人技术的整体进步。例如，扫地机器人可以通过AI视觉在黑暗环境中安全避障，避开所有可见障碍物，显著提升了避障和脱困的能力。3D结构光技术则通过红外光源和编码图案，根据物体表面反射的图案来计算深度信息，从而实现更精准的避障。

王莉认为，尽管扫地机器人在避障技术方面取得了显著进展，但并非所有技术都适用于扫地机器人。例如，ToF技术和3D结构光技术更适合应用于手机。目前，她研究的单目和双目视觉避障技术具有更高的分辨率和适中的避障距离，硬件成本也相对较低，因此更适用于扫地机器人。双目视觉技术不仅可以识别物体，还可以通过RGB图像特征点匹配，实现三角测距，从而获得物体的深度信息，使得避障更加精准和有效。

新华日报·交汇点记者 谢诗涵 张宣