追覓掃地機器人，引領行業首次邁入“6釐米”時代_風聞
解码工作室-昨天 23:37
光聽這個欄目名稱就知道，當時一台可自動清潔的掃地機器人對世人來説，能有多科幻。
但在今天再看這台“三葉蟲”簡直就是一個“人工智障”，由於沒有算法規劃，主打一個隨地亂撞和隨緣打掃，為了不讓它撞牆甚至還要在家中貼上磁條。
而如今市面上流行的掃地機器人，不僅搭載先進的激光雷達導航+AI避障系統，全屋智能路線規劃清掃只是基操，高端產品配置的全能基站更是讓掃地機器人成為集自清潔、自集塵、自動除菌、烘乾等功能於一體的全能選手，簡直是懶人福音的代名詞。
從“人工智障”到懶人福音，碰撞傳感器、陀螺儀、視覺導航（vSLAM）、激光雷達導航（LDS SLAM）等技術創新功不可沒。由於創新屬性太強，有人乾脆將掃地機器人的行業門檻及護城河構建歸結為：只有靠技術領先才行。
而在掃地機器人市場，技術領先通常來自於兩個方面，要麼是漸進式創新，要麼有突破式創新。
前者是反覆打磨一項功能，力求達到更好，比如從碰撞傳感器到激光導航，就是為了創造更好的避障體驗；後者則是打破舊思維做新功能，典型如越障。
如今避障已經是掃地機器人的基操，越障有可能是行業下一個高地。之所以是高地，源於研發越障技術最初的需求點，是掃地機器人從誕生之初就存在的終極目標——全屋清潔。
死角清潔難題，逐一突破
掃地機器人雖然前前後後有近30年的發展歷史，但真正成為家庭清潔必需品其實沒多久。
歷史原因是，早期的掃地機器人產品打着“懶人福音”旗號，實際上能力有限，主要是指避障能力。
2002年iRobot推出的Roomba掃地機器人，靠光感應的紅外線探測實現避障，優點是反應快成本低，缺點是靈敏度不太行，尤其是面對透明及深色物體時會抓瞎。
2010年Neato在XV-11掃地機器人上通過360°的激光雷達，可以掃描即時定位與構建環境地圖，配合SLAM算法解決定位、導航等需求，實現從上到下無死角的掃描和感知。
激光雷達雖然就精度高，但在可靠性、噪音、清掃能力和維護成本等方面仍存在一些缺點。2014年，戴森於高端掃地機器人360Eye首發了視覺避障技術，它利用頂部搭載的攝像頭全方位觀測並分析周圍環境，利用算法得出房間的地圖和做出導航，缺點是攝像頭受光線影響很大。
隨後行業又出現了3D結構光（線激光）技術，該方案通過兩根交叉的線激光共同工作，結合掃地機器人的移動，構建立體地圖，實現高度和距離的精確測量，從而獲取更豐富的三維避障信息。
這種技術不僅能有效避免掃地機器人鑽入沙發底下或碰撞障礙物，還能識別地毯、繞過低矮障礙物以及防止從高處跌落。
但掃地機器人在卷技術這條路上從未停歇。2024年追覓的X40系列已經有了AI雙目結構光避障，就是兩個具備AI能力的攝像頭+結構光，以此實現了動態避障，可識別140種以上障礙物。
行業內有一個比較生動的形容，掃地機器人在紅外+超聲波階段是一個“觸覺+聽覺的盲人”，到了激光雷達、視覺相機階段變成了“觸覺+聽覺+視覺的近視患者”，直到增加了專門的避障傳感器（通常為RGB-D相機，如雙目深度相機、3D結構光深度相機等），才終於是“觸覺+聽覺+視覺的正常人”。
掃地機器人之所以一直狂卷避障功能，主要因為它是一個底層核心技術，避障技術的優劣決定了掃地機器人的清潔效率和靈活度。
但這兩個指標也不能完全指望避障，比如牆邊、桌腿、牀邊等衞生死角，掃地機器人即便旋轉跳躍再閉着眼，也很難徹底清理乾淨。
於是，一個名為仿生機械臂的技術被創造出來。
簡單來説，仿生機械臂就是機器人掃描到衞生死角時，將拖布外擴，模仿人手的清潔習慣，“伸手”將邊角的污漬擦淨。這項技術首發於追覓2023年5月發佈的X20系列，隨後行業其他頭部公司也開始跟進。
但對於清潔覆蓋率而言，避障和仿生機械臂技術解決的問題被圈定在機器人能夠正常運行範圍內，而家庭場景中影響機器人清潔覆蓋的還另有其人。
2cm+的阻礙，全屋清潔最後一公里
説一個冷知識，基於全屋清潔的終極目標，追覓實際上兩年前就開始了相關的技術儲備，當時與仿生機械臂聯動研發的還有一項仿生機械足技術。追覓的想法是將掃地機的“手”和“腳”都做出來，讓掃地機功能更強大，只是機械臂技術先於機械足成熟並於2023年率先推向市場。
某種意義上，這也是市場選擇的結果。家庭場景中除了路線障礙，60%的常見障礙高度一般不會超過2釐米，所以掃地機器人先着力解決更廣泛的日常痛點。
但全屋清潔始終是掃地機器人的終極目標，解決消費者日常痛點後，就要着手滿足細分需求了。其實也不算細分，統計顯示大約有40%家庭陽台或衞生間的滑軌及台階高度超過2cm。這就導致掃地機器人無法翻越障礙造成清掃面積減少，或者被門檻困住機身懸空。
以前的常規做法是在障礙前放置爬坡墊。這樣掃地機器人要進房間打掃，就能從爬坡墊上越過門檻，或者還有一個終極物理手段——手動搬過去。
很顯然，如果不想勞煩用户親自用手將機器人拿起，那麼機器人就要自己具備越障能力。追覓在剛剛發佈的X50系列上，就首發了仿生機械足高越障技術，據稱能以最高6cm的越障能力，達成全屋清潔覆蓋率100%。
追覓怎麼做的呢？為了節省空間，它首先重新設計了整個驅動系統，其次用上了輪轂電機技術。
輪轂電機一個好技術，但前提是抖動問題必須解決。追覓為此開發了整套控制系統，通過軟件、彈簧和整體架構的調試來克服難點，成為首個成功解決該問題並將其應用於掃地機的公司。
空間挑戰被攻克後，越障輪就成了新的難點。簡單來説，越障輪需要將機器人的底盤抬升到超過台階的高度且越過，看似是一個小動作，但想要做好也不簡單。
第一，越障輪要採用哪種形式。
追覓內部發起了50+創新討論會，嘗試了四大方向，總計100多種越障方案。包括履帶式輪子、增加伸縮結構、輪子分瓣式、新增支撐杆等，最後通過雙節擺臂增大輪子越障半徑，解決難點。
第二，越障輪解決之後，支撐系統如何做也是問題。如果擺臂支撐-回收方案不完善，不僅會有頓挫感，還可能導致機器受損、地面被機器衝擊受損。
在這一點上，追覓受到輪足機器人和仿生學的啓發，做成了雙節擺臂。雙關節非常重要，它就像人的大腿和小腿，人體關節在使用時可以組成一條直線，而回收時又能彎曲回去。既能保證支撐的穩定性，又要兼顧收回的靈活性。
雙節的風險點在於兩個關節之間的配合角度、可靠性和使用壽命，對此追覓做了很多版本方案來保證成功。
雙節擺臂使用體驗更好，越障、回收時動作更流暢，且噪音更小。並且能夠更好地延長機器壽命，減少越障後砸地對機器的衝擊力，以及對於地面的影響力也會更小，萬向輪彈性結構在砸地的時候不會對地面造成損傷。
還有一個挑戰則是越障後墜落的整機減震問題，因為不僅要考慮整機塑料件和所有殼體的強度，還要兼顧內部電路板和傳感器的穩定。
既要保證電路板不會出現接插件鬆動、芯片虛焊等問題，也要確保在高強度震動的情況下，傳感器的位置、內置精度以及內部的小電機等部件萬無一失。
據追覓稱，避震問題解決之後機器的抗衝擊能力比上一代提高了100%，確保了產品使用壽命的穩定性。
而解決上面這些挑戰是為了保障機器人成功越障，但有一個容易被忽略的問題是，機器人如何知道自己能不能成功越障？
這就需要機器人能對高越障行為中產生的高度距離做出精準判斷。
按照追覓的説法，上一代掃地機只能給出0和1兩種狀態（也就是能和不能），而現在需要機器具備感知能力，確定障礙高度的具體數據，判斷是否在越障能力範圍內。
為此追覓重構了傳感器的感知系統並優化了算法，新增業內最先進的點tof下視傳感器，使其既易於使用又高效。在機器抬起來之前用線激光判斷，抬升後用下視點tof判斷，可以精準計算出高度落差、距離的數值，從而確保機器人能夠安全地下降並再次上升，讓機器“過得去”也“回得來”。
技術決定市場
掃地機器人是典型技術決定市場的行業，縱觀掃地機行業全球發展歷程，行業規模的增長基本與技術發展階段相吻合，增速的階段性提升主要由技術革新帶來。
這種情況下企業對技術的投入和細節的死磕，就決定了它能擁有多少市場。但前提是，必須是基於消費者真實訴求出發的技術創新，比如在追覓的語境裏，一個真正優秀的清潔方案不應該被任何高度、任何場景阻攔。
且對於追覓所在的清潔行業來説，還遠沒有到天花板。
歐睿數據的調研顯示，2022年國內每百户家庭吸塵器保有量為40.2台，遠低於同期日本、美國、意大利等國家的90台，其中掃地機器人僅為4.6台。同年，掃地機器人零售額為124億元，同比增長4.3%。但一年後，數字漲到了137億元和10%。
而伴隨全屋清潔這一終極目標被實現，意味着消費者的售前決策被大幅縮短，產品和市場的供需對接也將得到空前的拉昇。從這個角度看，追覓這樣為掃地機器人做出“手”和“腳”的公司，不斷用技術引領行業發展的公司，會帶着清潔行業向着智能化、便捷化的方向一路向前。