扫地机器人遇到屎会怎么办?当然是“发粪涂墙”啦。当你回到家,打算开门面对扫地机器人定时清理干净的屋子和可爱的“毛孩子”时……啊!为什么!扫地机器人你好好扫地就行了,我可没让你去铲屎,更没让你去糊屎啊!
当你打开家里的监控摄像,倒回“案发现场”……在日常巡逻中,扫地机发现一处地面有许多污物,它非常尽责,努力地转啊转试图清洁这一坨污物,直到电量低时才回去充电……这种“发粪涂地”的事情真不是少数,到网上随便一搜“便便+扫地机器人”,你就能看到各类悲惨地面,以及铲屎官的“哀嚎”。扫地机器人碾过了狗屎,然后开始“清扫”其他地方……这个问题也一直困扰着扫地机器人生产厂商。
早在2016年,就有扫地机器人团队就指出“经常见到这种情况”。直到今年9月,该公司才推出了第一款可以识别宠物便便的扫地机器人。宠物便便和扫地机器人到底有多大仇啊!这么重要的功能,怎么花了5年才加上?识别便便?也得能看到才行啊。讲道理,扫地机身上的传感器也不少。头顶上有激光测距雷达,正前方有碰撞传感器,体内有粉尘感应器,还能通过红外线或超声波判断前方地面的材质。
有了这么多双“眼睛“加持,碾压便便这种事听起来怎么也不可能发生啊……然⽽便便这种东⻄⼀般并不会堆得很⾼,顶部的激光雷达扫不到它;便便⼜太软,难以触发依靠形变来测量的碰撞传感器;红外线和超声波能识别地⾯材质(是⽊地板、地砖还是地毯),却难以分辨地上的⼩东⻄——你乱丢的⼿机线、硬币、纸⼱什么的不是也会被卷⼊主刷⾥⾯嘛。
所以早期的扫地机器⼈即使拥有了这么多“眼睛”,却没有⼀个可以“看到”到便便……为了让扫地机器⼈可以真正“看清”地⾯上的东⻄,⼚商们给它装上了摄像头。同时通过算法对拍摄到的图像进行检测识别,以躲开不必要的接触。但人类丢在地上的东⻄实在是千奇百怪,便便这种东⻄⼜没有固定形态,按布⾥斯托⼤便分类法,从坚硬的圆球(1型)到完全的⽔状(7型)都有,指望算法都⼀⼀认出,似乎也太难了一点吧。
万能的AI这时候⼜派上了⽤场。基于深度学习技术,⼯程师们准备了各种真实便便(以及不是便便的杂物)照⽚,加上形状各异的⼈造假屎,组成了⼀个巨⼤的粪便识别数据集。AI通过这些数据,学习从⼈类丢在地上的各种杂物中分辨出可能是便便的东⻄。⽬前对于成型的便便识别度还是挺⾼的——啥,别跟我提拉稀,我不想⾯对。
甚至有科技爱好者对机器进行“魔改”,加上了气体传感器,通过检测便便散发出的甲烷、甲硫醇、硫化氢等化学物质判断周边地⾯是否有粪便。但检测成本太高,准确率也难以满足要求。不管是通过照⽚或是⽓味识别到了便便,想对其进行定位更是难上加难,很多扫地机器⼈能做的也只是停下脚步,通知⼈类前来核实清理。想要做到⾃动避让,⼚商还得再加把劲。
识别到便便之后,扫地机器⼈还得知道它跟⾃⼰之间的距离,才能及时准确地定位“危险区”的位置。过去的单摄像头测距避障,主要建⽴在之前的深度学习物体识别上,通过已识别物体的轮廓⼤⼩、位置进行判断,估算物体的距离——近⼤远⼩嘛。这种⽅式的好处是硬件成本低,软件开发难度也不太难,在现有的物体识别结果上就能完成判断。缺点自然是精度较低,也只能对已识别的物体进行避障。
为了更好地测量与障碍物之间的距离,许多能⾃动避障的扫地机器⼈已经⽤上了“双⽬技术”。两个摄像头能通过双眼图像特征匹配,获得视觉范围内的障碍物深度信息,对于未能识别的可疑物体也能进行避障,同时根据单⽬⽬标识别的结果,还能定制具体的操作策略。缺点除了多⼀个摄像头增加的成本外,软件算法开发起来也更有难度,搭载此类技术的机器⼈身价自然也⽔涨船⾼啦。
最后,要想避开“地雷”,还需要让扫地机器⼈知道怎么“绕开”它。这需要合理地判断“危险区”的范围,动态规划局部路线,实时追踪⾃身和便便之间的距离,还得有效控制两个驱动轮调整⾃身的⽅向和姿态。不然就算识别、检测出来,绕⾏的时候还有可能不⼩⼼“擦”到——甚至为了避免踩到⼀⼩块,却碾了⼀⼤坨。也有公司在专利中提到了更直接的⽅法:在碾过去之前喷射速冻剂“冻住”便便,并将凝固的便便吸⼊垃圾腔⾥。
——不知道铲屎官在⾯对装满粪便的扫地机器⼈时,会有什么感想。一些建议尽量选择带有便便检测功能的机器⼈,或者至少是有摄像头避障的设备;尽量不要选择定时清扫,或是在开启清扫前仔细检查一下地面——毕竟就算有便便检测功能的机器⼈,也没法检测⼀滩稀屎;最好能把主⼦们的活动区域与要扫地机器⼈清扫的区域做个分隔,猫砂盆周边就别让它们经常去啦——这也能避免狗⼦们故意在机器⼈的⾏驶路线上“扔炸弹”。