扫地机重燃路线之争

锌产评科技 2024-04-11 00:29:50

作者 | 山竹

出品 | 锌产业(公众号:xinchanye2021)

奥维云网数据显示,2022年,国内扫地机器人销量441万台,同比下降24%。

这是国内扫地机器人销量持续下降的第二年,也是扫地机器人品类冲击高端化的第二年。

实际上,据锌产业了解,如今几家主流扫地机厂商无论是主推产品、还是畅销产品,都是各家的高端机型。

时至今日,扫地机似乎只剩下“苹果机”。

这样的局面虽然抬高了扫地机的消费门槛,但也间接地为扫地机品类新技术开发带来了一块不错的土壤。

正因如此,即便今年扫地机销量依旧不佳,我们还是能够看到,这一产品正在发生着新的变化。

这一年,扫地机依然有新故事在发生,甚至重新燃起了路线之争。

01「方形机」重回战场

2023年8月17日晚,在上海西岸艺术中心,科沃斯举行了一场规模宏大的新品发布会,也是在这场发布会上,科沃斯CEO钱程官宣了扫地机新品X2的发布。

这是时隔两年后,科沃斯X系列扫地机再次上新。

相较于上一次X1打出的「全能基站」,今年科沃斯重新启用了方形机身设计,关于「圆形机身」和「方形机身」的路线之争,也再次跃然纸面。

其实,一直以来,扫地机并非都是「圆形机身」。

例如,曾经的全球扫地机器人一哥iRobot,其在2019年发布的Roomba S9+经典机型,就是一款方形扫地机,而且是与今年科沃斯发布的地宝X2类似的「方头圆尾」D形设计。

无论是在工业设计,还是家电产品都有较高市场地位的日本制造业,更是造出过各种异形扫地机。

松下在2015年曾推出过三角形扫地机Rulo,三星更是在2021年的美国CES展会上,展出过独特的异形扫地机Jet Bot AI+。

那么,为什么「圆形机身」设计会在近些年逐渐成为扫地机主流造型呢?

这其中主要有两个原因:

第一,早年间基于随机碰撞的扫地机更适合设计成「圆形机身」,以避免对家电家具造成磕碰、损伤;

第二,「圆形机身」更方便传感器在机身周身部署,也更适合在紧凑的家庭环境下旋转和移动。

于是,在弱人工智能时代,「圆形机身」既规避了扫地机对本就不完善的感知智能和认知智能的过度依赖,也让这一产品在家庭环境下恰如其分地发挥出了各种传感器的作用。

扫地机在过往几年里融合了越来越多的传感器,定位导航能力也在潜移默化中逐渐养成。

既然「圆形机身」设计有这么多优点,科沃斯为什么还要将扫地机机身设计成方形的呢?

这就不得不提到「圆形机身」设计一个无法规避的缺点——难以轻薄化。

尤其机身上方用于定位导航的LDS激光雷达,成了扫地机轻薄化道路上的一大阻碍。

难以轻薄化带来的直接痛点是,10cm以上的厚度,让扫地机无法进入诸如床、沙发、茶几等部分低矮家具下方,扫地机的清洁广度受到了一定的限制。

实际上,在LDS激光雷达方案还没有流行起来的2015年,科沃斯就曾尝试推出过一款名为地宝D35(CEN350)的扫地机,这款采用「方形机身」设计的扫地机,一大主打特性正是轻薄。

彼时,扫地机还处于随机碰撞的年代,这类扫地机虽然机身高度能够做到10cm以下,但还没有什么定位导航能力可言,清洁能力自然也就没有什么惊艳的表现。

2018年LDS激光雷达在扫地机上的普及,可以说是一次导航定位性能和清洁广度之间的取舍。

在那个扫地机导航定位性能严重缺失的年代,这样的选择并不难做,而后来的扫地机爆发式增长也证明了,当时用导航定位能力换清洁广度的选择,确实做对了。

时隔多年后,当重新采用「方形机身」设计时,钱程称,扫地机器人在智能和功能上的升级迭代,让更轻薄的「方形机身」设计成为了可能。

而要想通过「方形机身」设计实现扫地机的轻薄化,关键在于找到一个原有LDS激光雷达的替代方案。

于是,科沃斯引入了半固态激光雷达。

02 激光雷达改弦易张

作为扫地机定位导航的灵魂部件,也是扫地机能够上量的关键技术,激光雷达方案一直影响着扫地机的演进进程。

在引入激光雷达方案之前,除了iRobot极度推崇视觉方案、每年投入上千万美元在视觉技术研发上之外,大部分厂商仍是基于红外传感、IMU惯导方案,彼时的扫地机运动能力并不理想。

直到2010年,LDS激光雷达技术正式被Neato引入到扫地机,扫地机才开始有了全局规划能力。只不过,当时的激光雷达方案,还不足以支撑起扫地机在家庭复杂地形中的运行。

国内扫地机上的LDS激光雷达方案进入成熟期是在2018年,也是在这一年,中国扫地机器人出货量达到了613万台,同比增长45.2%,扫地机实现了一波阶跃式增长。

这之后的几年里,LDS激光雷达就成了扫地机定位导航的主力方案,与此同时,诸如3D结构光、RGB摄像头等越来越多的传感器也逐渐被调入到扫地机定位导航方案的新配方中。

LDS激光雷达原理上属于机械式激光雷达,通过内部电机带动光机不断旋转,对周围环境发射脉冲,经由物体反射回来,从而实现三角测距。

正是由于这样的工作原理,这类激光雷达只能放在扫地机顶部,也就使得扫地机整机高度普遍高于10cm。

不过,激光雷达不只有这一种,另外还有半固态激光雷达和固态激光雷达也在同步演进。

后两者摒弃了机械式激光雷达的旋转模组,例如,相对于LDS激光雷达整个模组都需要转动,半固态激光雷达只有旋转镜(转镜式)在旋转。

自动驾驶领域资深行业人士郭嘉(化名)告诉锌产业,“其实乘用车从2020年就开始采用半固态激光雷达,这对半固态激光雷达供应链成熟起到了一定的推动作用。”

“以半固态激光雷达中的光源为例,此前大家用的都是诸如欧司朗这样国外厂商的光源器件,现如今,国内已经有不少这类器件成熟的供应商。”

半固态激光雷达国内供应链的成熟,让其进一步下沉到扫地机上成为了可能。

由于减少了旋转器件,半固态激光雷达相较于机械式激光雷达结构更稳定,理论寿命也变得更长。

然而,半固态激光雷达也有自己内在的不足,除了现阶段技术成熟度不如机械式激光雷达外,其探测极限范围(横向)只有120°。

这也是为什么科沃斯在将半固态激光雷达方案应用到扫地机上时,改用两组收发器件来实现210°范围的探测(中间重合的30°用于位置标定)的原因。

郭嘉告诉锌产业,“由于增加了一组收发器件,光路也更加复杂,而两组收发器件需要进行标定,对于SLAM算法也会有更高要求,有可能会进一步影响清洁效率。”

不过,他也指出,“由于使用环境不同,扫地机上的半固态激光雷达的设计难度远比车用的要低,而且定位精度相对车用半固态激光雷达也会好一些,家庭环境几十米内做到1cm的定位精度并不难。”

至于「方形机身」设计+半固态激光雷达,在定位导航和清洁广度的综合能力上,是否优于「圆形机身」设计+LDS激光雷达,一位扫地机行业资深人士陆逊(化名)告诉锌产业:

“「方形机身」设计运动逻辑更简单,可以有效提高清洁效率;而从LDS激光雷达变成半固态激光雷达,综合能力最多持平、大概率会下降。”

陆逊进一步指出,“单纯从复杂程度来看,由于现在SLAM人才相对较少,在降低FOV情况下,还要将SLAM做好,难度会远大于运动控制。”

不过,这一方案的出现,也确实让扫地机再次走到了岔路口,在机身设计和激光雷达方案的选择上,扫地机终于又有了一些不一样,有了新的路线之争。

而就清洁广度而言,扫地机今年还面临着第二个路线之争。

03 边角清洁的路线分歧

自扫地机标配LDS激光雷达,自扫地机拥有了全局规划能力后,边角清洁就成了影响扫地机清洁广度的一大难题。

2022年,在解决了扫拖一体、扫地机自清洁、基站上下水等“重大”问题后,几家扫地机厂商终于腾出精力来思考如何进一步解决边角清洁这一难题。

2022年8月,云鲸J3发布。

作为曾经通过自动洗拖布功能整顿了国内扫地机行业的“网红”团队,他们在这一代扫地机上加入了一个小功能——“扭屁股”。

扫地机为什么需要“扭屁股”?

据云鲸官方表示,由于扫地机日常工作时离墙壁边缘会有一定的距离,正常直线运动下,拖布有效清洁范围距离墙壁边缘的距离约为5-7cm不等。

如果长期使用扫地机清洁地面而不进行任何补充清洁措施,可能会导致墙壁边缘区域因为长期未清洁而积灰、积污。

针对这种情况,云鲸在设计扫地机的清洁路径时发现,「圆形机身」扫地机通过“一步一扭”的方式,能够有效贴近墙边进行清洁。

基于这一发现,云鲸J3使用一种“特殊扭动前进”的运动姿态,定期对墙壁边缘进行“补漏”,让扫地机定期清洁墙根、墙角等盲区,以此来提升沿边清洁能力。

边角清洁能力弱,本质上也是由「圆形机身」这一结构设计的缺陷所致,而通过扭动机身,让扫地机的拖布清洁到边角地带,本质上是通过软件算法,对扫地机边角清洁能力进行的一次优化。

从后来产品迭代情况来看,包括科沃斯2023年发布的地宝T20 Pro、石头P10等产品,也都加入了类似的功能。

扫地机如同报了舞蹈班一样,在这一年里,都开始扭动起来。

当然,不是所有扫地机都报了同一个舞蹈班。

2023年6月,追觅X20 Pro对外发布,这款产品同样在边角清洁上做了独特的设计,不同的是,追觅在这款机型上尝试了新的硬件方案——外扩机械臂。

具体而言,当这款扫地机在沿边清洁时,带有拖布的“腿”可以向外伸出,清洁到墙角和边缘。

据追觅官方表示,2022年底,追觅为了解决家庭边角清洁的痛点,一共研发了37种边角清洁方案,由于当时追觅内部也在研发仿生机器人,受到仿生机器人形态和多自由度的启发,借鉴仿生机器人的特性,提出了一种仿生机械臂的方案。

随后,通过理论计算对这些方案运动学、动力学相关参数一一进行校核,通过数字孪生(数值仿真)对这些方案在上千种应用场景中进行验证和测试,最终将其中效果最好的这一仿生机械臂方案用到了今年发布的X20 Pro上。

随后我们看到,石头在晚几个月发布的P10 Pro上同样引入了这一功能,仿生机械臂,也成了2023年扫地机为解决边角清洁问题的又一脑洞方案。

当然,除了上述两个方案,严格意义上来说,科沃斯的「方形机身」设计,是解决边角清洁难的问题的另一个思路。

这些或脑洞、或有趣的思路,让2023年的扫地机在清洁广度上得以有了新的改观。

不过,陆逊告诉锌产业,“这些升级实际上大都是对「圆形机身」设计本身缺点在‘打补丁’,扫地机还需要下一次质变。”

当然,扫地机行业在这一年的变化远不止于此。

04 “不务正业”这些年

来自奥维云网的统计数据显示,2023年上半年,扫地机销量为145万台,同比下滑5.39%,销售额约为47亿元,同比下滑了3.66%。

显然,2023年的扫地机行业依然沉浸在沉沉暗夜之中。

就扫地机器人厂商而言,一方面,他们在积极求变。

引入「方形机身」设计,引入仿生机械臂,引入“扭屁股”算法,引入脏污识别传感器,甚至大家还在尝试引入更高级的AI——大模型的能力。

据锌产业了解,包括科沃斯、石头、追觅、云鲸在内的大部分扫地机主流厂商,都已经分出精力在大模型相关技术进行布局、研发。

其中,科沃斯甚至还在今年8月对外发布了基于强化学习的AINA算法,尽管科沃斯官方向锌产业表示,这一模型仍是AI算法,还不涉及大模型。

由此可以看出扫地机器人厂商不可谓不努力。

另一方面,身在其中的玩家也在尝试技术复用、产品拓品,甚至跨界。

科沃斯在推动割草机器人,追觅上线了人形机器人,云鲸终于推出了洗地机,石头更是跨界、在小米之前发布了首款智能汽车。

2023年是扫地机厂商积极求变的一年,2023年也是扫地机厂商“不务正业”的一年。

这一年,扫地机依然没能回归增长曲线,但几番路线之争的上演,让这个行业有了新的故事。

2023年,扫地机的新故事,仍在继续。

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