达优高科 一、扫地机器人的避障原理是什么？
方寸之间，腾转自如，这或许是人们对扫地机器人避障功能的理想期待。
谁才是扫地机器人的“最优解”？
评判一款扫地机器人好用与否，避障表现无疑是核心因素。一款能够准确有效规避家居、行人、动物的产品，不仅能够保障产品的安全性，也能有效提升清扫效率和清洁效果。然而从市场调查来看，目前市面上大多数产品的避障表现并不理想，究其原因，在于它们采用的避障技术各有差异。
目前几种比较主流的扫地机器人避障技术主要有机械避障、视觉避障、激光雷达避障、3D ToF避障、红外光源避障等。
机械避障：早期扫地机器人使用的主流避障技术，目前只应用于低端产品，优点是成本低、原理简单，缺点是扫地机器人不停碰撞障碍物，不仅效率低，准确度低，同时容易损坏家居。
红外光源避障：通过发射红外线、接受反射的光线、用三角测距的原理判断和障碍物之间的距离。优点是成本低、容易实现。缺点是精度不高，对深色可吸收红外线的物体比较敏感，影响准确度。
激光雷达避障：目前最为主流的技术方案，通过激光雷达发射和接受反射信号，判断与障碍物的距离，优点是延迟低，效果稳定，准确度高，成本也较低，缺点是受限于激光雷达布局，有探测盲区，容易对地矮障碍物产生误判，且无法规避玻璃等高反物体，同时激光雷达无法识别语义的天然缺陷，也导致无法实现智能避障。
3D ToF避障：发射激光到物体后计算反射时间，从而根不同时间计算可以获得物体的形状深度，从而实现避障功能。优点是识别的距离远，不易受环境影响，缺点是成本高，识别分辨率比较低。
视觉避障：分为双目和单目，双目效果优于单目。目前部署量也相对较多，通过摄像头机器人能够像人眼一样对物体进行识别，并利用算法实现避障，优点是能够根据识别到的不同障碍物信息，做出策略化的避障动作，如不同规避距离，且成本较低，不过缺点不仅算力要求高，精度和稳定性也较差，同时易受光线影响。
总的来说，激光雷达避障仍是现有的主流方案，但从技术发展潜力来看，视觉避障无疑代表着未来的主流方向，能够看到，市面上的视觉技术正越来越丰富，成熟度也越来越高，视觉技术的缺陷已不再是无法解决的难题。
腾转自如，正成为现实
作为行业领先的AI技术供应商，INDEMIND凭借在机器人视觉技术研发的多年积累，针对性解决了视觉算力高、精度低、易受光线影响等多个问题，并通过对自身技术接轨融合推出了一款纯视觉的家用机器人导航避障决策交互ALL IN ONE解决方案「家用机器人AI Kit」，在避障方面，已能够实现低矮障碍物避障、高透障碍物避障，智能语义避障等。
为了解决算力问题，INDEMIND在算法上实现了VSLAM和深度学习模型轻量化，配合硬件采用的CPU（NEON）、GPU、NPU算法加速技术，有效降低了平台的计算压力，目前已能够在几美金的计算平台实现稳定运行建图、导航、避障等任务逻辑。
在实际运行中，基于INDEMIND研发训练的物体识别卷积神经网络模型，可以准确识别家用场景中的低矮障碍物（例如：动物粪便、拖鞋、钥匙串、线材、地插等）、透明玻璃容器类障碍物、动态障碍物（人、宠物）等等，避免扫地机拖行障碍物或障碍物致使机器人被困。同时智能避障可结合物体识别信息根据物体分类进行避障，可以有效避开动物粪便、拖鞋等特定障碍物，识别策略可配置，目前精度可达1%，最小尺寸1cm。
为了应对光线适应问题，INDEMIND开发了一套系统化环境补光策略，包含主动式环境补光配置和光照变化条件下的建图策略，在实际表现中，面对强光直射、无光源、昏暗等特殊光照环境均能无差异工作，满足全天候作业要求。
此外，作为一款ALL IN ONE的机器人解决方案，「家用机器人AI Kit」可实现家用机器人导航定位、智能避障、路径规划、决策交互等各种核心功能的同时，在智能化方面也具有独有优势。基于立体视觉技术构建的高精度三维语义地图能使机器人在语义层次上理解环境信息，结合决策交互引擎技术，机器人能够模仿人类大脑对环境理解的方式，进行策略处理，显著提升机器人的“智商”水平，如在交互表现上，可通过语音、手势、动作等自然语言指令，命令机器人进行安全、搜寻、跟随、自主寻路、定向清扫等多种智能逻辑。以定向清扫为例，发布语音命令:“清扫一下卧室”可被识别为针对地图上识别到的卧室区域进行一次规划清扫。目前，INDEMIND已和国内多家扫地机器人厂商达成合作。
方寸之间，腾转自如，对于扫地机器人而言，已不再是幻想。
二、扫地机器人避障类型？
1 扫地机器人避障主要有两种类型：机械避障和感应避障。2 机械避障指的是通过设置机械障碍物或调整机器人结构的方式避免碰撞，避免机器人受损或出现故障，这种避障方式常用于较简单的机器人设备。感应避障则利用了机器人体内配备的反射式或散射式红外线传感器、超声波传感器、激光雷达传感器等硬件设备，感应周围环境信息，避免与障碍物发生碰撞，这种避障方式主要用于较复杂的机器人设备，如自动驾驶车辆等。3 除了以上两种方式，还有一种相对较新的避障方式是基于视觉的避障，即通过计算机视觉算法获取机器人周围环境图像数据，并通过图像处理等技术进行障碍物检测和避障决策。
三、避障机器人如何避障
随着技术的不断进步，避障机器人如何避障已经成为人们关注的热点话题之一。避障机器人是一种能够自主感知周围环境并避免障碍物的智能机器人，其应用领域越来越广泛，涉及到家庭服务、医疗卫生、商业服务等多个领域。在这篇文章里，我们将深入探讨避障机器人如何避障的原理及技术。
避障机器人如何避障的原理
避障机器人如何避障的原理主要基于传感器技术和智能算法。通过搭载各种传感器，如红外传感器、超声波传感器、激光雷达等，机器人能够实时感知周围环境的障碍物，并及时做出反应避让。在感知到障碍物后，机器人会根据预先设定的避障算法，利用运动控制系统调整行进方向，避开障碍物并找到通行路径。
避障机器人如何避障的技术
在避障机器人如何避障的技术方面，主要涉及到传感技术、运动控制技术和智能算法。传感技术是机器人感知周围环境的基础，通过精准的传感器可以实时获取环境信息；运动控制技术则是机器人根据传感器数据做出相应的运动控制，实现避障行为；智能算法则是机器人避障的智能决策系统，根据传感器数据和环境信息做出符合逻辑的决策。
除了传感技术、运动控制技术和智能算法，还有一些新兴技术在避障机器人中得到了应用，如深度学习、神经网络等。这些技术的运用使得避障机器人在复杂环境下也能够高效避障，表现出更强的智能化水平。
避障机器人如何避障的挑战
尽管避障机器人在技术上取得了长足的进步，但在实际应用中仍面临着一些挑战。首先是环境复杂性带来的挑战，现实环境中存在着各种复杂障碍物，如不规则形状的物体、突然出现的障碍物等，这对避障机器人的感知和决策提出了更高的要求。
其次是实时性和精准性方面的挑战，避障机器人需要在瞬息万变的环境中做出及时反应，并且要保证避障的准确性和稳定性。这需要传感器和算法能够实现高速高精度的数据处理和决策。
另外，避障机器人在多机协同避障、动态避障等复杂场景下也存在挑战，需要更加智能和灵活的技术支持。因此，研究人员和工程师需要不断突破前沿技术，不断优化避障机器人的性能，以应对各种挑战。
结语
总的来说，避障机器人如何避障是一个结合了传感技术、运动控制技术、智能算法等多种技术的综合性问题。随着人工智能和机器人技术的不断发展，避障机器人在未来将会发挥越来越重要的作用，解决人们生活和工作中的难题。
四、扫地机器人是如何实现精准避障的？
大家好，我是 @森山，家用电器话题下优秀答主，本职工作是20年的硬件工程师，这是个我非常感兴趣的问题，虽然之前和此类技术有相关性的产品，我做过安防IPC、激光雷达、三维扫描仪和深度相机的开发，业余也测试过不下十台扫地机器人，但扫地机技术的迭代升级让我眼花缭乱，几乎每个月都有新型号推出，在广告宣传上，各种专业词汇或一些擦边球的描述让人困惑，一时吃不准到底是基于什么原理的方案。
早就想写一篇扫地机避障技术的文章，但要把这些技术点通俗易懂的表达出来，让普通用户也能看懂，是非常难的，需要很多图形化的方式来介绍，这一点比较麻烦，我找了很多资料。
我也是一边找资料，一边分析、验证，判断不合理的地方，专业人士请多指正。
本文的思路，我按照避障所用到的传感器方案作为切入点，后面再列举一些实际的产品来对应：
【零维激光】点激光LDS和避障的关系
- 功能：测量某一高度水平面的地图，用于建图，定位，以及部分避障功能。
- 优点：可以主动旋转360度，全向测距。
- 缺陷：因为是点光源，只能获取二维平面图；并且受限于高度，只能检测LDS传感器光源所在高度的数据，低矮处的障碍物无法识别。
它的样子是这样，凸起在扫地机顶部：
这类传感器拆开来是这样，两个水汪汪的透镜里面，一个激光发射管，一个接收管：
原理是飞行时间（Time Of Fly，简称TOF），通过发出至接收到时间的长短，来计算物体的距离，距离越远，时间越久：
由于一个激光管发射出去的信号只对准了一个角度，无法视察周边所有物体，所以工程师们在激光收发管的基础上加了一个用电机旋转的机构，来实现全角度的扫描检测：
发出的激光是脉冲式的，扫描到的距离信息，被机器人的CPU，绘制成一张平面图形：
看到这里，大家应该明白了，LDS最大的作用是建图和定位，理论上也能起到部分避障的功能，但是低于LDS传感器高度的一些障碍物，它是无法检测到的，比如袜子，电线等等。
所以，为了弥补这种低矮避障物检测盲区，在早期的扫地机产品中，还有两种正面避障手段：机械避障、简单红外避障、甚至是超声波避障。
【非激光】机械避障、简单红外避障、超声波避障的种种缺陷
这3种避障方式技术简单，且性能不佳，所以我放在一起了。
机械避障就是大家熟知的碰撞式避障，机壳前方的碰撞外壳是有行程的，内部有一个弹性的轻触开关，撞到时会有轻微的咔哒声：
红外避障，下图中左右两侧是普通的红外发射管，中间黑色部分是红外接收管，较后来的激光方式，它的能量不够集中，只适合近距离检测，成本很便宜，盲区大，易受外部光源影响，而且这类红外管经常被用于开关状态使用，电路上没有做接收强度采集，所以无法测距，性能较差，在扫地机上主要是辅助避障，要不然就没有机械避障什么事了：
超声波避障，严格意义上来说，这是一种最古老的ToF技术方案，也是通过测量波形反射后的时间来计算距离，但常用的超声波传感器频率很低，KHz级别，这个波的速度慢，也就导致了采集的周期长，在扫地机上使用性能不行，但是这个传感器对于相对距离固定且较近的场景比较适合，所以在扫地机的背面，我们能看到有一个圆形的装置，它就是超声波原理，被用于地毯介质的检测：
由于地毯的织物对信号反射能力比硬质光滑地面要弱，所以它的波形有明显的不规则特征。机器人判断出这类特征后，为其他行为做出决策，比如现在一些扫地机带有的拖布，遇到地毯时就会抬起。
并且这个超声波传感器一般会装在机身正面边缘处，以方便最快时间检测到地毯，让机器人做出迅速决策。
【一维激光】线激光方案主要用于正、侧面近距离障碍物测距
前面提到的LDS方案，它的激光是点光源，由于高度的限制，即使在扫描方式下，也只能获取室内环境中该高度的二维信息，所以低矮的障碍物，它是扫描不到的。
而第二部分的三种传感器机械避障要靠碰撞，红外避障精度差，超声波避障反应慢等缺点，使得扫地机在行进过程中很难做到有效避障。
线激光方案被应用到扫地机上，线激光可以理解为很多个点激光排列在一条直线上，均匀分布：
实际上，它是由光源通过光学结构实现的单线光源，它投射到平整物体上的形状就是一条直线。
有了激光发射管也不够，一般都会配一个接收的摄像头或APD线阵采集，并且这种发射和接收呈现处一定的角度，所以现在的线激光收发器被整合到一个相对固定的模块中，也叫“固态”线激光。
它的原理是结构光的三角测距：
到了这里，很多人估计会不耐烦了，说了这么多，线激光到底能测什么？
- 如果配合转动机构，它可以测到三维信息。
- 如果没有转动机构，它只能测单条线上的距离信息。
我在网上找到了三种线激光的测距方式，它呈现出来的三种不同的线激光角度：
左边是垂直线激光，它可以检测LDS以下一定高度范围内的近距离障碍物，这种线束方案，可以测距，而且理论上通过机器的转动，是可以实现三维扫描的。
右上是水平交叉线激光，双线交叉的本身没什么讲究，主要是两条激光覆盖的角度更大，也是测地面的，只能测距。
右下是水平单线激光，探测机器正前方一定角度内，地面平整度，一旦有明显障碍物，就会发生扭曲，或者飞行时间的变化，也只能测距。
这三种方案，其目的都是为了实现机器人正前方近处障碍物的距离识别。
此外，线激光也被用于扫地机的右侧方测距，主要是为了更好的沿边清洁效果，激光的精度和采集速度都会更好。
【二维激光】面激光方案，更强更精细的三维识别
二维激光，顾名思义，它区别于点光源和线光源，是一种面光源，这类光源通常被用作识别物体的三维形状。
它的光源，常用的器件是VCSEL，垂直腔面发射激光器，结构原理是这样的，图中下半部分：
它的系统设计一般是这样的架构：
Vcsel打出一个面光源激光，打到物体上，绿色透镜可以接受对应频段的激光光源，中间的Pixel matrix类似于我们普通摄像头的CMOS，只不过这类tof sensor的像素做不到很大，以Sony为例，640x480已经是非常高的像素：
除了Sony，还有松下、Melexis等少数几家公司，但是随着tof sensor在未来几年内在AR/VR、激光雷达（车载）、工业的机器视觉、3D扫描、无人机等等任何一个领域的爆发，可能都会大幅提升分辨率，成本也会随着量产降低。
当然有了深度还不够，所以一般tof方案还会配合RGB摄像头作为深度图和现实图的结合应用，其实就是RGBD相机。
深度相机的外观，就是下面这样，一个小方块一般就是Vcsel激光源，邻近的摄像头是Tof sensor，右边那个小孔是广角的普通摄像头，如果您在扫地机正前方看到类似的结构，一般就是面阵激光，是可以对前方物体做3D建模的，不但可以判断物体的距离，也可以判断物体的外形。
说了这么多，二维激光能做到什么效果呢？以之前我在项目中记录的图片来做个示例：
扫地机的通过ISP对采集的图像进行处理，通过CPU算法对障碍物的外形识别，比如常规的电线、鞋子、椅子腿等等，未来还会加入更多可能的物体模型，再一个就是对物体距离的识别，来计算是否应该减速、刹车，进而避开。
所以这种方式下，对障碍物的识别更加精确，但是就像前面提到的，这种方案成本极高，研发难度大，识别率的提升也很难，算法上去了，对CPU的性能又是很高的要求，然后生产的标定也困难，还有一个就是功耗、发热等等一堆不利的因素。
当然我的知识一定有盲区，激光的TOF方案也有非常多的技术类型，dTof、iTof、cwTof，未来也许还会有更多方案，它们的技术手段也许不同，但最终都是为了更好的获取三维数据。
【纯视觉方案】单目、多目、结构光等其他方案
所有激光的方案有一个缺陷，就是对透明的、黑色的物体识别不佳。
扫地机像极了目前的汽车行业，激光雷达 vs 纯视觉方案，特斯拉慢慢放弃了激光雷达，也是发现了激光雷达的重重困难，退而求其次采用纯视觉方案，特斯拉依靠的是周围一圈的多个摄像头以及自己的算法和丰富的路况数据库。
纯视觉方案就是通过普通摄像头方式+图像识别算法，来判断目标物体。
单目就是一个摄像头，没什么好说的。
双目就是两个摄像头，就像人的双眼，可以获取立体视觉，说到底就是能获取三维深度信息。
还有一个方案是结构光，结构光是三维识别的一种整体方案，它的硬件可以是单目，可以是双目，也可以是tof sensor，但是它们有一个共同的原理，就是通过投射出特殊的图案到目标物体上，通过图像采集该图案在物体表面的扭曲、变形，来判断三维外形。
本文最开头时我曾经做过的三维扫描仪，就是一种结构光方案，他就是通过DLP投影出特殊图案，打到物体上，两个摄像头分别采集到这个因为物体表面而扭曲的变化，通过算法计算出三维模型，这种技术非常成熟，效果取决于算法。
【多传感器融合方案】
前面说的那么多传感器，几乎涉及到了扫地机行业中目前大部分的类型。
它们并不一定是对立的，或者孤立存在，并且各自都有优点和缺陷，比如普通摄像头在弱光下就不行，激光类型受到黑色和透明物体的影响，普通红外避障精度和稳定性差，无法判断障碍物类型等等，通过多种传感器的组合搭配，可以扬长避短，所以我们能看到，一台扫地机中会装载数量巨多，类型不一的传感器。
一些混淆的技术名词
ToF：这是一个飞行时间的描述，但从技术原理上来说，普通的红外收发、超声波传感器、单点和面激光，都会是ToF范畴内，所以如果简单说自己是ToF传感器，这是一种混淆不清的说法。
SLAM：严格来说，SLAM是一种基于视觉采集的算法，它并非是传感方式，我可以是基于普通RGB摄像头的彩色图像，可以是红外光源下的红外图像，也可以是VCSEL面阵激光源下的深度图像。所以，如果你看到某产品号称自己用了SLAM传感器，这也是无效的说法。
AI避障：现在任何电子产品只要和AI结合一下，就是为自己提高身价，但是AI的水很深，真正要做到很强的人工智能是比较复杂的，不仅取决于算法，也取决于大量的、丰富的模型库，以目前业内最顶级的扫地机来说，它能识别的障碍物类型不到百种，而且识别率也是无法保证的。
目前市面上具有代表意义的扫地机器人及其核心的避障方案
【近期更新】
未来的技术展望：
在德州仪器官网，我找到一个扫地机的解决方案设计框图，这里面我看到了mmWave的字眼，这就代表了，未来很有可能毫米波雷达会加入扫地机应用。
【以上结论可能存在争议，我也是基于我的个人理解和分析，如果有更专业的人士，可以提出异议，我们再完善补充】
本文会持续更新……
五、扫地机避障故障？
这是一圈的距离传感器被遮挡或者不正常导致的，它认为周围有东西挡住了去路，才提示你。
如果确实没挡住那就要检查周围一圈的传感器了，可能是两个或者以上同时不正常才出现这种情况的，比如左右都挡住，它就认为左右都不能走才会提示，如果只有一侧它还可以往另外一边走，基于这个思路…建议你检查传感器
六、扫地机红外避障和机械避障的区别？
区别一：原理不同。
红外避障原理是光感发射信号，接受反射信号后发现前方有障碍物进而进行避障，它是远程非接触式。
机械避障原理是通过机械臂碰触到障碍物后反馈进控制系统，进而采取避障。
区别二：接触方式不同。
红外线避障是非接触式的。机械避障是近距离非接触式。
区别三：销售价格不同。
红外线避障销售价格比较贵，机械避障销售价格比较便宜。
七、避障机器人原理？
机器人避障的原理同蝙蝠相似，都是通过发出一定频率的超声波，当遇到障碍物时反射回来，通过接收该反射波，再根据发射和接收的时间差获得障碍物位置信号确定障碍物位置，但超声波探测在近距离表现欠佳，因为属机械波，发射时产生的振动会影响接收器，所以有一定的盲区。
而红外探测解决了这个问题，红外探测是根据反射发出特定频率的红外线确定物体距离的，具体测量过程是这样的，在机器人运动过程中先调节距离旋钮使其探测距离达到所用超声波探测器的盲区最大值，用程序控制探头发射信号，然后捕捉反射信号，若无反射信号说明无障碍，如有反射信号说明有障碍，信号从上拉电阻的OC门取出
八、扫地机器人视觉避障受光线影响？
扫地机器人的视觉是靠反射波来实现的，波接触到物体表面就会反射到机器人，并发出避让信号避让，因此／扫地机器人视觉避障不会受光线影响
九、扫地机器人避障有哪种方式更好？
扫地机器人有红外避障和机械避障两种，红外避障更换。
1.红外避障原理是光感发射信号，接受反射信号后发现前方有障碍物进而进行避障，它是远程非接触式。
2.机械避障原理是通过机械臂碰触到障碍物后反馈进控制系统，进而采取避障。
二者比较，红外避障高于机械避障，但偏贵。
十、扫地机器人智能避障什么意思？
扫地机器人智能避障，就是指扫地机器人能够利用先进的技术，在清扫过程中自动识别和避开障碍物，从而避免碰撞和损坏。
具体来说，扫地机器人通常会配备各种传感器，比如碰撞传感器、红外线传感器和摄像头等，这些传感器能够实时检测周围环境，识别出家具、墙壁、电线等障碍物，并计算出最佳的清扫路径。当扫地机器人遇到障碍物时，它会根据传感器的反馈自动调整清扫方向或速度，从而避免与障碍物发生碰撞。
智能避障技术不仅提高了扫地机器人的清扫效率，还延长了其使用寿命，同时也为用户带来了更加便捷和智能的使用体验。
