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掃地機器人如何聰明地幹活？ | iRobot解讀智慧家庭的正確打開方式
CNET科技行者 9月4日 北京消息（文/周雅）：如今的“智能家居”，已經做到了幫你從繁瑣的家務事中解脫出來，但這還沒達到真正意義上的智能。
反而是智能設備越來越多，越來越雜，甚至脫離不了人為手動操作...製約著智慧家庭的演進。一份埃森哲研究報告顯示，24%受訪者嫌棄智能設備太複雜，33%購買時會重點考慮操作簡易性。
而iRobot技術副總裁Chris Jones在今年世界機器人大會直言，“智慧家庭，本質上就是一個大機器人。”iRobot在做智能機器人的時候意識到，機器人與智慧家庭的一些原則和技術類似。
如果你了解這家公司，就不難理解他為什麼這麼說。iRobot進入大眾視線，源自於掃地機器人，2002年推出的世界上第一台掃地機器人轟動一時。然而在此之前的十餘年，iRobot已經從事研發各型專用機器人（軍用、警用、救難、偵測）——在它膾炙人口的曆史大事記當中，iRobot機器人曾跑到“911攻擊事件”的廢墟裏參與搜救工作，曾深入墨西哥灣油漬探測，也曾前往阿富汗戰場進行掃雷及偵測敵方的行動，還曾考察埃及古金字塔......
盡管多年手握多條機器人業務線，但iRobot奉行術業有專攻，於是毅然決定將所有精力和資源都投入家用機器人這一個領域，以惠及大眾生活。
iRobot技術副總裁Chris Jones
機器人要有“好奇心”
家居環境對於掃地機器人而言，那簡直像一個森林，如果迷路就會被人類視為“太蠢”！所以它們起碼得學會為自己導航、繞過障礙物、高效清潔。這是我們已知的部分。
而我們或許不知道，機器人還得很聰明。譬如，iRobot的掃地機器人可以發現家裏的汙垢，地圖顯示一些打叉的區域，就是汙垢集中區，掃地機器人自動識別這些部分之後，會花更多的時間和力氣反複清掃，就像人的行為一樣。
我們或許更想弄清楚，它們到底還能表現得多聰明。在此之前，我們先得認識一下機器人如何工作，以及智慧家庭如何體現智慧。
關於機器人如何工作，Chris Jones的解讀是：首先有感知，其次有行動，再就是會思考。
1、感知能力，可以理解周圍的物理環境。譬如，iRobot的Roomba掃地機器人有很多傳感器，碰到諸如“探測到障礙物的時候”、“碰到下坡要掉下去的時候”這些突發狀況之前自己會預知。
2、行動能力。譬如，Roomba掃地機器人可以一邊移動，一邊根據它的任務和周圍的環境調整軌跡，像是遇到牆邊就會緊貼著牆邊清掃。
3、思考能力。機器人考慮到所獲信息和感知信息，然後跟它所要完成的任務結合起來，進行思考以後再采取行動。譬如Roomba 9，在清潔很大的房間時，如果電量快耗盡了，但清掃任務還沒有完成，這個時候它就要問自己怎麼回到充電的地方，心裏會有一個地圖，根據地圖從所在的位置到回到充電的位置，然後執行這樣一條路線，充電結束後，再返回之前的地方繼續清掃。
除了“好奇心”，還要“會動腦”
從機器人工作模式，可以延伸到智慧家庭的打開方式。
一個智慧家庭之本，首先必須能夠感知周圍的環境，兼並足夠的互聯感應器，比如溫度感應器、泄漏感應器、窗戶感應器、IP攝像頭等等，其次當然不能缺設備，這些目前市麵上都已經實現。
問題就出在，智慧家庭不會真正地思考，它們是反應式的，僅僅把感應器和另外一個設備一一連接起來而已。
“理想中的智慧家庭，應該可以自主工作，通過感知居住者的需求來執行各種任務，此類智慧家庭建立在各種互聯互通的機器人、傳感器和智能設備之上，可以無縫響應人們的日常生活需求，創造出前所未有的舒適、便捷和安全的家居環境。”Chris Jones暢想。
具體而言，智慧家庭需要把所有的智能設備關聯起來，進行宏觀的思考和安排，就像在一個物理世界當中運行的機器人一樣，必須能夠提供一種你所希望的、為你而定製的、某個特定時段你所需要的一種服務。所以，智慧家庭如果要真正智慧的話，必須要學會“動腦子”。
圖左是機器人正在吸塵，圖右是機器人構建家庭地圖
如何思考？沒有對物理空間環境的理解，智慧家庭中的智能設備就無法確定它們在空間上的關聯性，從而無法以相互協調的方式自主運行，也就顯得不夠聰明。例如，你希望家中的運動傳感器能夠自動觸發相關的燈具，那麼這些運動傳感器首先需要理解在各自的感知範圍內，哪些燈具處於同一個連續空間。如果沒有這種對空間的理解，消費者隻有通過對設備之間的交互關係進行手動編程，才能實現期望的功能和效果。而當用戶需要手動操作和管理數以百計的設備時，其可用性及可擴展性就無從談起。
Chris Jones認為，機器人正是構造這種空間關聯性的一個平台，因為它們能通過在室內的走動來創建家庭地圖，並對其不斷更新。更重要的是，機器人已經先行走入了當今的智慧家庭，這一重要基礎，將有助於機器人在未來的智慧家庭中扮演更加獨特和重要的角色。
這也是智能家居、人工智能之本——數據來源。譬如，今天iRobot的一些掃地機器人可以一邊清掃，一邊構建家庭地圖，一邊識別家庭裏其它智能設備。如果使用者授權進行雲連接，iRobot也可以把這些地圖經過簡化發到他手機App上，清掃結果一目了然。未來，這些收集的數據在獲得使用者明確的授權後，也可以反饋給他家中其它的智能設備，完成設備互聯。
之所以多次提到使用者授權，是為了強調數據的安全性。Chris Jones強調，機器人采集的數據隻會存在於機器人本身，不會直接同步連接到雲端，除非經過消費者授權上傳，以追求更豐富的用戶體驗。
采訪中iRobot技術副總裁Chris Jones、iRobot銷售兼市場副總裁兼中國區總經理張莉詳細解讀了機器人的“智能”特性，以下為采訪實錄（經編輯）：
問：智慧家庭環境裏，您如何定義一個智能的掃地機器人？
張莉：iRobot產品從開發一直到推向市場上，都是基於對消費者的研究和了解，對iRobot來說怎麼定義一個智能的掃地機器人呢？必須有三點做得好，清潔、聰明、簡單。
1、它要足夠聰明。家居環境不像一個廣場、一個會議室那樣空曠，而是很複雜的，有桌子、椅子、沙發、電線、犄角旮旯，此時要求掃地機器人足夠聰明、像人一樣反應，針對不同的情況提前反應並迅速做出決策。
所以它需要全套的感官（傳感器）和聰明的大腦（複雜的算法）來模擬人的高智商行為。
我們想象一下，有時候人們自己在家清掃地麵的時候，特別髒的地方掃一遍可能覺得不夠幹淨，就再掃一遍，一直到他感官感受到幹淨了，才掃其他地方。機器人也一樣，要給它感官上的理解，才能做到智能化的清掃。
iRobot全係Roomba係列掃地機器人就是這樣“聰明”的機器人：當感知到強力汙垢時，Roomba的Dirt Detect™（汙垢探測模式）會對該區域進行重點清潔；當感測到聚集在牆壁邊緣和角落的灰塵時，Roomba會自動切換至邊角清潔模式；在清潔狹窄區域時，Roomba會切換至脫困模式；在碰到線纜或地毯流蘇時，Roomba則會切換至防纏繞模式。
iRobot Roomba 9係掃地機器人免纏繞清潔雙主刷
iRobot邊角清潔模式
這一切歸功於Roomba搭載iAdapt® 情景規劃算法的多重模式自動智能切換技術，每秒可以做出超過60次決策，以適應不斷變化的家居環境。
2、它要掃得足夠幹淨。幹淨首先意味著要沒有清潔死角——iRobot掃地機器人輕薄的設計確保它可以鑽到家居下方清掃，遇到障礙物會嚐試輕輕觸碰，看看是否可以越過障礙物進行清掃。比如不會被垂落在床邊的床單、被褥、窗簾迷惑 ，能夠識破這些“障眼法”。
另外一個幹淨體現在清潔效率上。iRobot的Roomba 8係和9係掃地機器人配備革命性的三重高效清潔係統，經過專門設計，包括獨特的旋轉邊刷、可反向旋轉的兩個清潔主刷、以及強勁的真空吸汙能力，可以攪動、掃入並清除大多數類型地板上的汙垢。邊刷可以將碎屑從牆壁邊緣和角落掃入機器人的清潔路徑，可反向旋轉的兩個清潔主刷，可以攪動地板上的碎屑並將其掃起，以便強勁的真空吸塵裝置將它直接吸入集塵盒。這一整套突破性清潔技術具有巧妙的“浮動”設計，可以靈活進行自身調節，保持與各種地麵的緊密接觸，確保機器人在家中行走時具備出色的清潔能力。
3、它用起來要足夠簡單。一個能稱得上智能的機器人，使用起來一定要非常容易，消費者不需要做很多工作。比如iRobot，我們不需要用戶把家具挪一挪、沙發搬一般，讓它清掃的時候障礙少一些，這很麻煩。另一個簡單的地方是“免維護”的特點。Roomba 8係和9係掃地機器人采用的是有胎紋的膠棒材質的雙主刷，具有免纏繞毛發的特點，從而免了讓很多消費者最頭痛的後續清理維護的工作。
還有一個簡單的特點是，iRobot今年5月全新推出的具備智能互聯功能的Roomba掃地機器人，配備有支持安卓及iOS係統的iRobot HOME應用程序，可以直接在智能手機上控製掃地機器人。
問：iRobot機器人分成掃地機器人係列和擦地機器人係列，可能市場上很多產品這兩個功能是合二為一的，您怎麼看待掃擦分離這個問題？
Chris Jones：現在市場的確很多掃擦二合一的產品，然而以iRobot將近30多年的研發經驗而談，掃擦二合一，就不得不在某些功能上打折扣，肯定一些功能會出現短版，需要犧牲一些功能才能把兩者整合起來。如果想既掃又拖，地麵肯定是濕的，地麵濕灰塵就會粘在上麵，吸塵的效果肯定要差一些，拖地拖得也不痛快。
還有一個很好的例子，有時候家裏麵空間不是那麼大，可能你並不需要機器人太高的型號，如果是二合一的話，意味著體積上一定要有折中，集塵的垃圾箱肯定不能太大，噴水的小水箱也不能太大，這樣讓機器人在兩種功能上都發揮不到極致，都存在一定的短版。
這不是iRobot對於產品設計的理念，要想把好的用戶體驗傳達給使用者，你要在單一任務上做到極致，確保它把這個價值鏈完整地詮釋和體現。
問：現在vSLAM技術（基於視覺信息的移動機器人同步地圖創建與定位）比較火，iRobot這方麵運算技術極具優勢，請問您如何看待路徑規劃方麵技術的發展趨勢？
Chris Jones：在整個導航係統當中，我們常規的理解核心是攝像頭，攝像頭視覺信息的采集是導航的核心，但是我們的產品獨特之處不單純是視覺導航這一個部件，是整個係統所有傳感器協同工作、互相協同的綜合性的工作狀態，才使得它有更智能的行動模式的選擇。比如說iRobot9係掃地機器人輪子裏設置了輪胎裏程計，這個傳感器可以配合著其他的傳感器進行智能路線的選擇。所有這一切幫助機器人更智能地識別目前所處狀態，這些都體現了iRobot產品的智能。
進一步角度來講，把視覺攝像頭比喻成眼睛，如果被遮蓋住、身處暗處，機器人在其他傳感器的配合下也不會迷失方向，也可以很好地進行路線選擇，高效地進行清潔工作。
生活中還會經常出現“機器人被綁架”的情況。比如它工作過程中，被人為地拿起來放到另外一個地方，iRobot機器人在多重傳感係統的配合之下，會很智能地識別原來清掃到哪裏，還能回去繼續完成清掃工作。因為通過傳感器它已經對周邊的環境建立了真實、完整的理解。
原文發布時間為：2017-9-4
本文作者：周雅
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最後更新：2017-09-08 13:02:28