扫地机激光雷达工作原理图

受益于互联网及科技的高速发展，扫地机器人早就不是什么新鲜产物，越来越多的家庭也开始使用扫地机器人。随着各大电商开始进行各类购物节预热，不少家庭也将扫地机放进购物车当中，那么什么样的扫地机器人才更好用，本篇文章带你从技术原理上解析，为什么买扫地机一定要买带激光雷达的。

最早的扫地机器人被人们诙谐的称之为“人工智障”，扫地机在工作时总是横冲直撞上，不少人觉得还不如不用。这是因为，早期扫地机通过随机碰撞来改变方向的，清扫起来基本没有任何规划。这种应用方案，实现起来简单、成本低，但清扫效果差，漏扫、费时间，体验极差。

随着深度学习、机器视觉等人工智能技术的不断发展和进步，扫地机器人产品的迭代速度有目共睹，逐渐由早期的机械式向如今的智能方向演进。第二代的规划式清扫机器人正式登场，比起随机清扫，第二代在扫地机器人的行走路线算法上做了大幅优化，并配备了诸如陀螺仪等传感器，帮助扫地机器人以相对规整及高效的路线进行清扫，但是依然存在漏扫、被家具卡住等问题。

这就是为什么买扫地机一定要买带激光雷达的。激光SLAM能测量周围障碍点的角度和距离等信息，其特点是快、准、小，就是采集速度快、测量精准、计算量小。   SLAM（Simultaneous Localization And Mapping）的含义是即时定位与地图构建，指的是机器人在自身位置不确定的条件下，在完全未知环境中创建地图，同时利用地图进行自主定位和导航。也就是说，扫地机器人需要在未知环境中从一个未知的位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和传感器数据进行自身定位，同时建造增量式地图。

激光导航的扫地机器人通过SLAM激光雷达扫描来判断自己的位置，定位精度高，即使是无光环境也能精准定位，SLAM技术的出现实现了家用服务机器人从“智障”到“智能”的飞跃，让机器人在不同的环境中能够自主规划移动路线成为可能，跨越了扫地机的随机式扫荡方式。

其中主要的应用原理如下：

LDS（三角法）激光雷达

通过顶部的传感器360°旋转，发射激光，再经过物体的反射，以确定被测物体与机器的距离，属于三角测距的一种方式。其具体成像原理如下：

q指的是扫地机距离障碍物的实际距离，d是激光头发射到障碍物的距离，s是激光头和镜头的距离，f是镜头焦距，β是个固定的角度值，x与s成比例。

该方案缺点是无法探测到落地窗、落地镜、花瓶等高反射率物体，优势在于激光雷达导航技术更加成熟，性价比优势明显。目前主要使用的激光为780nm激光，代表扫地机厂商石头、美的等机型。

针对该测量方案，华光光电对应的激光器为790TO5.6-ZSP-10mW激光器，具体性能如下：

790nm为代表的山东华光光电小功率半导体激光器产品，芯片自主研发，可在下至-40℃、上至85℃的苛刻环境下稳定工作，高稳定性、高可靠性、高光电转换效率等性能优势成为扫地机激光建图的第一国产器件选择。

TOF法激光雷达：

TOF 是指光的飞行时间，原理是把激光进行调制，射出去后计算空中飞行的时间进而再得出这个距离。就是其由一组人眼看不到的红外光（一般为905nm激光脉冲）向外发射，遇到物体后再反射到摄像头结束，计算从发射到反射回摄像头的时间差或相位差，得到一个立体 3D 模型的成像技术。

该方案的优点是功耗低，抗干扰能力强，探测距离远，精度高，但是工艺太复杂，成本较高。目前主要使用的激光为905nm脉冲激光，代表扫地机厂商科沃斯。 针对该测量方案，华光光电对应的激光器905nm-15W激光二极管，占空比0.1%，脉宽100nS下具体参数如下

华光光电的905nm产品芯片自主研发，其优越的稳定性、高可靠性逐步成为国产905激光器的标杆产品。其封装自动化保证了产品供应的及时性和性能的一致性，利于客户规模化、集成化生产。

编辑：黄飞