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雷鋒網「新智造」按：iRobot是全球知名掃地機器人公司，其在機器人技術方面也有頗多學術性研究，近日IEEE Spectrum上發表了一篇關于iRobot CEO Colin Angle的采訪，里面闡述了一些關于掃地機器人的技術性問題，雷鋒網對此進行了編譯，全文如下。
Colin Angle是知名掃地機器人制造商iRobot的首席執行官，最近我們和他進行了一番交流。從我們溝通的結果來看，預計未來六個月左右，真空吸塵式的掃地機器人將能夠更深入地了解我們的家居情況，還能理解更復雜的環境，功用也比以往強大得多。具體來說，它們會繪制兩次大掃除期間持續適用的地圖。借助這些地圖，掃地機器人將能夠分辨并記住家里的那些房間，隨之調整它們的清掃行動（另一款掃地機器人品牌Neato也具備這種類似的本領）。舉個例子，假如掃地機器人知道你家的廚房在哪里，它就能響應類似“去打掃廚房”這樣的指令，或者根據需要的頻率自動打掃廚房。
在今年九月舉行的國際智能機器人與系統大會（IROS）上，我們得以一窺iRobot實現上述預測的方式，并看了看該公司能將掃地機器人室內導航的速度和效率提升到多高的水平。事實上，全新解決方案可能和傳統掃地機器人有很大差距，而像那種只配置了碰撞傳感器的老款（平價）掃地機器人Roomba，甚至也有了改進的可能。
iRobot在此試圖解決的問題是，如何讓混亂的占據柵格地圖發揮作用。占據柵格地圖是一種二叉圖。它體現了一個既定空間有沒有物體占據。在到處移動時，像Roomba那樣的機器人無論何時碰到什么東西，不管它是一堵墻、一個桌腿還是一只鞋，它都會添加到占據柵格地圖里。你可能估計到了，吸塵器掃地機器人創建的占據柵格地圖并不能十分準確地反映家中的房間，但通過一點圖像處理，這種地圖看起來也不是很離譜。
接下來的行動就有難度了。運用連老款Roomba都有的那種中央處理器（CPU）功能，占據柵格地圖需要分割為不同的房間，而且分割的方式要對人類居家清潔有意義。分割完成后，機器人就可以盡可能規劃最有效率的清掃方案。
iRobot公司開創了一種名為RoomsSeg的方法，它能改變以上第一張圖里那種占據柵格地圖，將一團亂麻的占據柵格地圖變為分割得體的地圖，清晰辨別主人家里所有不同的房間和走廊。現有的技術也能這樣改良占據格柵地圖，但它們往往在計算方面成本不菲。如果運用那樣的技術，機器人需要將地圖上傳，進行云計算處理。這種方式不但耗時間，而且要求機器人要將主人家里的數據全部公布到互聯網上。這可能令人不安。而機器人自行解決的方法效率會高得多，也更得當。
RoomsSeg并不是簡單地把家里的平面圖分割成塊，而是設法保證端產品有實際意義。比如它可能嘗試用電腦程序算法分割長的走廊，或者把格局并非正方形的大房間再分割一下。研究人員開發了一套保持室內整潔的規則：將走廊確定為“寬度和走廊主方向的寬度相同的地區”，同時如果房間一般都比走道大，就根據每個房間彼此相連的開放大空間，確認每個房間的位置。
短期內，繪制這樣的占據柵格地圖將幫助Roomba以對人類有實效的方式，系統地打掃清潔。而且，和沒有利用這種地圖只是隨機打掃相比，Roomba的清潔速度和效率都會極大提升。在IROS上發表的論文中，iRobot的工程師這樣寫道：
“適用傳統的系統性方法，總共需要2.32小時完成清潔，其中0.52小時用于跟蹤路徑移動，1.8小時用于清潔，逐個房間掃地的時間只有1.9小時，其中0.3小時跟蹤路徑移動，真正打掃用1.6小時。總體而言，打掃清潔的執行時間可以減少18%，跟蹤路徑移動的時間可減少37%，為避免碰撞而減速的時間可減少34%”
目前iRobot要依靠用戶手動標注占據格柵圖里分割好的房間。用戶必須告訴機器人哪間房是廚房，哪間是客廳，哪間是臥室，諸如此類。用戶需要通過iRobot的應用完成這些房間標注。不過我們預計，機器人應該會收集到足夠的數據，要是配有更精密的傳感器，機器人就更有可能得到充足的數據。因為在接受培訓之后，根據碰到的障礙，它們可以更可靠地估計，置身于哪個房間。不論怎樣，房間分割并標注后，你將能夠安排什么時候打掃哪些房間，也能包容各類新型智能家居應用。就像Colin Angle在我們上次采訪時暗示的那樣。（iRobot也已經宣布，Roomba現在支持自動化網絡服務平臺IFTTT的功能。）
至于這些設想何時能成為現實，iRobot上述IROS論文稱，RoomsSeg“在數千個獨立的占據柵格地圖上做了內測。”這暗示，這種方法對iRobot奏效。理論上說，該公司可能只要扳動開關，就能帶來我們期待已久的連續智能化地圖。我們比以往更為樂觀地預計，這是我們會很快看到的新功能。
VIA spectrum
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