视觉导航 vs 激光导航，扫地机器人SLAM技术解析

现在扫地机械人越来越受欢迎，曾经成为一类“新兴小家电”。为了服从更高、更节能地实现排除全屋的功效，绘制室内陆图以及确定本身位置是必不行少的功效，非常多早期扫地机械人产品并无融合导航体系，只能根据设定的门路举行排除，遇到墙壁或物体边沿便转向，造成排除清晰参差无章、服从低下。近年来很多中高端扫地机械人都融合了导航体系，可以为室内区域建图或建模，以此来规划排除门路，既节能又可以进步服从。当前情况趋势上应用较为宽泛的导航技术有两种，一种是视觉导航，另一种是激光导航。

两者都是通过SLAM（同步定位与建图）算法实现，SLAM是指运动物体凭据传感器的消息，一面计较本身位置，一面构建情况地图或模子的历程，办理机械人等在未知情况下运动时的定位与地图构建疑问。而凭据传感器差别又分为基于视觉的VSLAM(Visual SLAM)和基于激光雷达的激光SLAM(Lidar SLAM)，分别对应视觉导航和激光导航。

一、视觉导航

古代好处上实现视觉导航的VSLAM要紧通过两种视觉传感器来获取消息，一是深度录像头，通过测距实现三维空间感知，也看成一种测距传感器，属于主动光源测距传感器，包含布局光和相位TOF两种。二是双目、多目、鱼眼导航传感器，属于非主动光源传感器，工作机制相似于人眼，凭据三角测距的道理，通过剖析两个传感器采集到的图像的差异，计较出间隔消息。

视觉导航技术的上风在于老本较低，非常底子的功效仅需求可以采集到清楚情况图像消息的录像头，以及处分消息的计较单位，搭载练习实现的AI模子，即可实现。较低的物料老本意味着较低的产品费用，更易被花费者接受，用户数目增加便可以接续练习AI模子，形成良性轮回。以及双目导航传感器等非主动光源测传感器是通过接受情况光计较间隔，表面上可以建图的区域更大。

▲视觉导航表示图

视觉导航技术的短处也一样凸起，真相硬件前提过于微弱，恰是因为仅靠录像头来采集消息，主动光源测距传感器因为功率较低，非常轻易受到情况光的搅扰，而非主动光源测距传感器在亮光前提欠好的情况下险些无法工作，对亮光的要求非常高；其次，非主动光源测距传感器和人眼一样，间隔越大，误差越大，同时过量的亮光数据也让处分单位难以负荷。加之VSLAM研究起步较晚，因此当前应用相对较少，同时也要合营陀螺仪等传感器配合工作，要紧为惯性导航，单个录像头的好处仅为纠偏，如科沃斯DJ65扫地机械人，接纳视觉导航，同时辅助导航和定位的传感器另有罗盘传感器、陀螺仪、跌落传感器、里程计等。

▲科沃斯DJ65扫地机械人

二、激光导航

起步更早的激光导航技术的根基道理相对简单，其一即为激光测距，激光测距即是朝向特定偏向发射一束亮光，亮光遇到物体反弹回归被汲取器捕捉，已知光速，通过时间便可以计较出本身与物体之间的间隔。差别在于，激光测距只需求发射一次接受一次，而激光导航技术高一个维度，通过向各个偏向更多点位测距，可以二维地建图或三维地建模，同时确定扫地机械人本身的位置；其二则为行使两点间的间隔消息举行三角测距。

▲激光导航表示图

通过上述的疏解，我们晓得了实现激光导航技术需求的硬件有可以同时向多个点位多个偏向测距的激光收发器，普通称为激光雷达测距传感器。因为其道理较为简单，早在05年便已相对成熟，是当前非常稳定、非常合流的定位导航技巧。当今情况趋势上有很多产品接纳LDS激光导航算法，好比石头扫地机械人T6和米家扫拖一体机械人等，这类产品搭载的被称为LDS激光雷达测距传感器，另外即是处分间隔消息和建模的处分单位。

▲激光导航表示图

因为道理更简单，波及计较量也不至于短时间内让处分单位难以负载，而且在统一情况下获得的数据加倍切确，因此应用激光导航技术的扫地机械人往往可以更精准地绘制二维地图或三维模子，合营“悬崖传感器”等还可以应对种种地形，防备扫地机械人从较高处如台阶跌落。固然，机能加倍优异的激光导航技术所需的硬件老本也更高，以及激光雷达测距传感器损坏时修理老本也更高。

▲石头扫地机械人T6

三、孰胜一筹

打听完两者的工作道理以及上风短处，辣么视觉导航和激光导航类技术更好，加倍适用家用扫地机械人情况趋势呢？其实只是代表了两种偏向和思绪。

视觉导航技术的非常大硬伤在于现阶段建图建模不敷切确，应用体验并不尽善尽美，少许接纳视觉导航技术的扫地机械人产品测距禁止，但是搭配其余传感器一路应用可以在较大程度上补足短板，可用性或是可以获得保证，另外相对低的费用也更轻易被花费者接受；反观建图建模精度更高的激光导航技术，固然现阶段激光导航测距传感器老本仍较高，但加倍稳定技术加倍成熟，各家厂家肯定会研制性价比更高的传感器，低落硬件老本，让花费者以较低的费用，也能够享用到结果更好的扫地机械人产品。

我们觉得，两种技术各有所长，现阶段情况趋势中各占据必然的份额，要紧或是看类技术适用特定的花费人群。若激光导航测距传感器的费用可以大幅度降度，辣么精度更高、体验更好的激光导航技术更有可能主导扫地机械人情况趋势的来日；固然，在近间隔、光照较好的应用场景下，视觉导航的上风更大，仍会保有一席之地。