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花了20年研发 戴森360 Eye吸尘机器人背后有何秘密

核心提示:提起戴森,我们首先想到的可能不是吸尘器就是独特的无叶扇,至于扫地机器人?似乎直到360 eye吸尘机器人今年在中国市场现身前,我们都没怎么听说过这方面的消息。

提起戴森,我们首先想到的可能不是吸尘器就是独特的无叶扇,至于扫地机器人?似乎直到360 eye吸尘机器人今年在中国市场现身前,我们都没怎么听说过这方面的消息。

事实上戴森在扫地机器人上花的心思一点也不少,因为他们至少已经在这个领域进行了长达20年时间的研发。在2013年左右,戴森甚至还一度在欧洲市场和日本市场销售过扫地机器人。但是为什么戴森直到2017年的今天才将吸尘机器人引入中国市场?我们和负责开发360 eye智能吸尘机器人的2位戴森工程师:迈克·阿尔德雷以及张林通聊了聊,得到了一些关于戴森360 eye吸尘机器人开发背后的故事。

迈克·阿尔德雷德:机器人电子研究经理

迈克曾就读于肯特大学坎特伯雷校区的计算机系统工程系,并取得机器人学的博士学位。戴森聘请他当时所属的研究小组帮助戴森开发扫地机器人后,他便加入了戴森。15年来,他的主要焦点一直放在机器人学上,先是担当戴森首款扫地机器人DC06(从未发售)的软件工程师,而后开始管理戴森360 Eye的整个机器人团队。迈克为戴森的首款无叶片风扇AMO1开发了软件,此外还负责管理戴森的电子研究小组。

张林通:机器人系统工程师

张林通是一名机器人系统工程师,专注于机器人算法和行为的研究。他毕业于伦敦帝国理工学院,获得一等电子电气工程硕士学位, 毕业设计利用电脑视觉来引导无人机自动躲避障碍物。学业期间,他在2014年来戴森机器人部门实习,帮助团队研发360? Eye 机器人。 毕业后,他又回到戴森继续从事机器人领域的研究, 在图像处理,电脑视觉,遥感技术,导航制图等方面有突出贡献。

Q:据我所知戴森在清洁机器人领域已经进行了20年左右的研发,但一直没有大规模销售过这类产品,最主要原因是什么呢?

A:简单地说,最主要原因是360 eye和其他吸尘器机器人完全不同,一切都需要重新研发,而好的技术确实需要一些时间去研发。

例如这款DC06原型机,戴森在多年前就研发出了这款产品,使用了大量先进的传感器,在当时的技术环境下可以说是一款极富创新的产品,但受到当时整体技术水平的限制,它的体积、续航和AI方面的表现并不能让我们满意,所以最终并没有上市。

所以,推出一款并不能妥善做好清洁工作的设备是没有意义的。而创新的技术的研发非常不容易,但技术的创新一旦成功,就会让我们的产品与众不同且难以复制。例如我们的数码马达研发就耗费2.5亿英镑,研发时间超过10年。另外,360 eye所使用的视觉系统同样要耗费巨量的投资和时间去完善。

360 eye机器人最大的技术创新就是将机器视觉识别系统与戴森的高速数码马达和气旋分离技术完美结合(注:至少在戴森工程师眼中已经达到了完美的效果)。在解决了了技术和工程上的难题后,我们还要确它能够在各种各样的实际的家居环境中,而不是仅仅在实验室中正常工作。所以我们在编写360 eye的智能程序时需要考虑数以百计的各种参数——因为每一家每一户的每个房间都不一样。因此我们在整个开发过程中进行了数以千计的真实家居环境测试,包括去年我们还在中国进行了BETA测试,这些大量的测试虽然很耗时间,但对于进一步优化机器的噪声水平、运行时间、清洁效率以及其他各个方面的性能都起到了巨大的作用,这也是为什么到我们研发了20年时间才最终推出360 eye的原因。

Q:我们都知道戴森在吸尘器领域有非常独到的技术,360 eye也使用了和吸尘器类似的“高速数码马达和气旋分离技术”,但运用在智能吸尘机器人上时,都存在哪些新的挑战?

A:“高速数码马达和气旋分离技术”运用在扫地机器人上时本身并没有太大难度,毕竟戴森的手持吸尘器上就采用了这两种技术,并实现了小型化。

我们最大的挑战是,开发一款能够与戴森气旋技术与数码马达技术相匹配的视觉系统,而我们在一开始还低估了将它们进行融合是何等的艰难!

智能化清扫的关键在于视觉感知系统能够让机器人感应周围的环境并作出反应。人眼由200万个“零部件”组成,其复杂程度仅次于大脑——戴森的工程师需要同时了解人眼和大脑,通过复杂的软件赋予戴森吸尘器观察和感知环境的能力。

360 eye智能吸尘机器人名字中的360就是指它所拥有的360°视觉系统,可全视角感知所处位置。能够全视角感知所处环境,就能够形成一个视觉感知系统——可以随时随地知道哪里已经清扫,哪里还没有清扫。实时视觉感知照相机每秒拍摄30张照片,从而形成一个完整的环境感知,并持续更新。与此同时,通过具有即时定位和地图构建功能的软件生成周围环境360°视觉感知。360 eye据此识别并锁定房间内的关键特征,并用这些特征对机器人的方位进行持续的三角定位。随后进行系统化导航与清扫。这就如同水手利用星星绘制船只在航面的位置,并按照相应的路线航行。

Q : 360 eye 的视觉系统会拍摄大量照片,那么它会储存这些照片么?会不会导致信息泄露?

A:360 eye每次清洁工作完成后都会删除所有的存储的照片,因此并不用担心隐私泄露问题。

Q:这套视觉感知系统在弱光和黑暗的地方性能如何?会不会出现“失明”无法工作的问题?

A:我们在开发360 eye的视觉系统时已经考虑到了这个问题,所以配备了红外顶灯让机器人在光线较差的环境中,比如在物体的下方或者家具的阴影之中时仍然能够观察周围的状况。360°全视角照相机在机器人的上方拥有45°视角,可将周围的整个环境形成一个图像。这种视觉系统可观察房间内的基本特征,比如直线和边角,然后持续记录这些轨迹,从而确定自身位置。但是这套系统目前确实还不能保证它在完全没有亮度的环境下工作。

Q:为什么360 Eye配备的是第二代数码马达,戴森在其他吸尘产品上似乎使用的都是更高代数的数码马达?

A:戴森V2第二代数码马达的设计小巧而动力强劲,这也正是我们对这款吸尘器的要求。

该款马达是全球尺寸最小且运转速度最快的数码马达之一,驱动钕磁铁以每分钟78,000转的速度旋转,从而产生强劲的吸力。利用复杂的控制算法,马达可自动调控从而实现效率最优化。而内置微处理器每秒可进行3,300次速度控制调整,监控并自行调控吸尘器的气流。这使得戴森360 Eye吸尘机器人的吸力超过任何其他吸尘机器人。

Q:戴森360 Eye的续航能力如何,充满电可以工作多久,清洁多大面积的空间?

A:360 eye能够自行检测电池电量,在电量过低时自动返回到充电底座充电,然后再从上次中断清洁的地方开始继续清扫。它会将这一过程一直重复下去,直到所有可进入区域均已清扫完毕(目前市面上的其他清洁机器人虽然有些具备自动返回充电功能,但并不具备继续返回上次中端点工作的能力)。在典型的状况下,360 eye充满一次电可以运行的时间为45分钟,但由于具备自动返回充电再继续清洁工作的能力,用户实际上不用为它的续航能力担心,唯一要做的就是要记得倾倒集尘盒。

Q:360 eye的噪音表现如何?因为很多购买了清洁机器人的用户都曾抱怨过,说噪音太大会影响正常的休息。

A:从某种意义上来说,360 eye吸尘器几乎是静音的!因为很多用户往往在工作或者外出时使用戴森吸尘机器人,回家就看到家里的地板干干净净,此时只用清空集尘盒就行啦!

我们当然也知道会有人在家里时使用吸尘器的情况,因此我们在长期的研发过程中非常重视降低它的噪声水平。但我们也有一个理念,就是不希望通过降低吸力来达到降低噪音。针对这一需求,360 eye在中国上市时特别增加了低音运行模式,主要是利用额外的软件和马达调校升级,降低清扫时的噪声水平。


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