专访一微半导姜新桥丨用SLAM核心芯片推动扫地机器人的普及与渗透

2020-05-07 · 11:40
[ 亿欧导读 ] 一微半导体将为中国智能机器人产品进入全球亿万家庭贡献中国“芯”力量。
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近年来,在消费升级理念的引领下,在人工智能、物联网、大数据云计算等新技术的驱动下,扫地机器人行业一路高歌猛进,相关企业如雨后春笋般涌现,行业内呈现如火如荼景象。 

其实,扫地机器人诞生至今已有22年的历史。早年间,扫地机器人只具备基础清扫功能,陷入了功能单一且同质化的困境。其常年被消费者诟病“伪智能”、“清洁能力差”、“价格虚高”。 

而正在这时,拥有20年消费电子芯片领域从业经验的姜新桥真正寻找自己创业的新方向。

此前轻车熟路的消费电子领域由于竞争和迭代非常快,且姜新桥想做不同于珠海当时芯片产业的格局创新,所以消费电子领域没有作为其创业的首选。工业芯片的产品及周期又都太长,并不适合初创企业的进入。

机缘巧合下,姜新桥触及了扫地机器人行业。由于扫地机器人兼具消费品属性,且使用场景复杂,技术壁垒高。姜新桥便决定以此为创业方向。2014年珠海市一微半导体有限公司(以下简称“一微半导体”)成立,姜新桥为联合创始人。 

拓荒者,以芯片驱动行业

姜新桥认为,从扫地机器人切入,使其能自主学习家庭环境并进行多层面智能规划清扫,将智能机器人在感知与决策技术层面的优势,落地到家庭场景当中,是解决扫地机器人伪智能的新策略。 

“通过技术创新,提升扫地机器人的使用体验,这便是扫地机器人市场破局的关键所在。”姜新桥告诉亿欧科创。 

于是,姜新桥决定用其擅长的SoC系统级芯片方案来实现技术的创新。一微半导体一方面想通过SoC芯片驱动扫地机器人行业的智能化,另一方面想通过打造集成度更高的芯片,便于行业玩家二次开发,提升扫地机器人行业的普及率与渗透率。 

一微半导体是国内第一家以芯片来驱动扫地机器人发展的企业,也是这个领域的拓荒者。在决定方向后,2016年12月,一微半导体迅速实现全球首颗机器人运动控制与SLAM高性能专用SOC芯片AM380S的流片。 

随后,一微半导体完成了高性能专用SOC芯片的量产与迭代。2017年6月,AM380S实现在智能清洁机器人领域中量产应用。2018年5月推出第三代vSLAM高性能专用SOC芯片AM680。2019年,一微半导体营收突破亿元,近三年连续保持100%以上增长,芯片累计销售超过几百万PCS,在清洁机器人市场品牌占有率超过50%。 

打造全链条解决方案

优秀的企业一般更容易获得优秀资金的青睐,在这一方面,一微半导体的表现可谓十分耀眼。 

2018年6月,一微半导体完成由达泰资本领投的近亿元Pre-A轮融资。2019年10月,小米参与了一微半导体新一轮数亿元规模的融资。 

近年来,小米对“造芯”一直十分渴望。在自研澎湃芯片项目的同时,小米又开始多方布局,通过投资优质芯片企业来实现对自身供应链品质的把控。 

“小米生态链”和“小米供应链”一直是业界两大话题之一,虽两字之差,但彰显的小米投资目的则截然不同。小米生态链的打法就是“极致性价比”,其所到之处其他同类企业都是压力满满。而对上游核心供应链企业或技术企业的投资,则表明了小米希望能增强供应链话语权,构建技术基础的决心。 

一微半导体也是小米投资的唯一一家以机器⼈运动控制和SLAM技术为核心的企业。 

微半导体是目前业内唯一一家能同时提供惯性导航(eSLAM)、激光(Lidar  SLAM)导航和视觉导航(vSLAM)的芯片、算法及完整解决方案的供应商,拥有567项国内机器人技术专利,与28项PCT国际专利,自有知识产权位列全球家庭清洁机器人前三。目前一微半导体各款专用芯片及解决方案被国内外知名品牌Karcher、Anker、小米、海尔、莱克、联想、SEB、软银、360、BISSELL、长虹、小狗等采用。 

对于消费者而言,扫地机器人是用于解放人力的家庭清洁工具,因此其清洁力度和智能程度是最为关键的两项性能指标。而对于扫地机器人来说,清洁力度和智能程度集中体现在机器人的清洁路径规划能力上。 

扫地机器人从诞生之初,一直到很长一段时间,随机式路径规划模式是其主要实现方式。随机式模式,具体来说是扫地机器人根据内置的移动算法随机地覆盖待清扫区域,同时通过碰撞或者红外传感器感应的方式感知障碍物。

这一路径规划方式有两个重要的弊端:一是扫地机器人的清扫覆盖区域难以控制,通常会造成部分区域反复清扫或者大面积漏扫的情况;二是清扫过程中机器人与障碍物频繁发生碰撞,造成机器人或家具损坏。  

一微半导体的SLAM技术解决方案,是为扫地机器人安装上“眼睛”。其能够自动识别房间并自动划分房间,依靠强大的SoC处理器,具备准确、高效的移动端AI运算能⼒,它可以结合房间里识别出来的信息和其它多种信息整合归纳并最终将房间标注为卧室。用户可以通过手机 APP指定清洁区域,使用解决方案的扫地机器人可以按照指令清洁或不清洁。

值得一提的是,使用一微半导体SLAM技术解决方案的扫地机器人会拥有3D几何和3D场景理解的能力,这项技术让能够让扫地机器人识别一些障碍物体,在清扫过程中可以主动地躲避障碍物。 

低成本视觉方案将成标配

路径规划依赖于机器人的定位能力和地图构建能力,目前应用的主流技术是SLAM。

SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)可以理解为,机器人在未知环境中,从一个未知位置开始移动,在移动过程中,依据内置传感器来估计位置和地图构建进行自身定位,同时在自身定位的基础上建造增量式地图,实现机器人的自主定位和导航。 

而按照传感器的不同,SLAM可以分为两大类:一是基于LDS激光测距传感器的SLAM;二是基于机器视觉的SLAM,即vSLAM。其中,激光SLAM起步更早,产品落地已经比较成熟;而vSLAM技术属于第三代技术,目前尚处于开拓应用场景、产品逐渐落地的阶段。 

一微半导体的芯片,支持惯性导航、激光导航到视觉导航多方案,全面覆盖从入门级到高端级别扫地机器人产品。 

“在目前的扫地机器人市场中,多以激光导航技术为主。低成本与高稳定性的激光导航芯片,是扫地机器人实现高性价比的关键。”姜新桥说道。 

Markets and Markets数据显示,扫地机器人的市场还处在快速增长阶段,2018年至2023年,整个扫地机市场将会由20.9亿美元增至43.4亿美元,复合增长率达16.21%。但中国家庭服务机器人在沿海城市的产品渗透率仅为5%,内地城市仅为0.4%,与发达国家16%的渗透率相比仍有较大差距。这表明,虽然国内扫地机器人在迅速增长,但很多家庭还处在观望阶段。价格、功能与智能化程度都是他们考虑的重要原因。 

基于市场情况考虑,一微半导体推出AM580芯片,特别针对LDS激光雷达方案算法内建扫描匹配及双三次插值等硬件加速模块,提高处理效率,降低运算功耗,并配套了激光导航解决方案,高精度、高性能的激光模组,在源头上更好的解决了芯片、方案、激光模组在软硬件方面的融合,相较于传统模式的激光导航方案,能降低50%的硬件成本,并有效缩短新产品上线时间。

在视觉导航技术上,一微半导体的旗舰级AM680芯片及方案采用AI+VSLAM定位导航技术,可让扫地机器人导航技术直接跨入第四代,真正实现行业AI人工智能化,配合图像识别、大数据、深度学习、智能算法,将AI人工智能与扫地机器人完美融合。 

采用第四代导航技术的AM680在CPU/GPU芯片上,基于视觉识别技术和AI算法,打破原有VSLAM技术对光线条件依赖的局限,不仅可应用于弱光、弱纹理、强光等光线复杂室内场景,更可智能识别室内百种图像物体、分类记录、视觉测距和避障,规划最佳清扫路径,并且可支持双目视觉算法。

目前一微半导体已打通“芯片+模组+硬件+产品”的完整产业链,将持续推动对机器人垂直行业的深度赋能,为中国智能机器人产品进入全球亿万家庭贡献中国“芯”力量。

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