我们走进了世界上最大的家用机器人公司,它花了 12 年才找到方向

28 年前,当时,科林·安格尔已经在 MIT 加入了 CSAIL 实验室,他的毕业设计是一个仿造蚂蚁躯体的六脚机器人,叫 Genghis。在那个机器人动辄像卡车一样笨重的年代,Genghis 不仅小巧,而且灵活自如。

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这就是 iRobot 的起点——全球最大的家用消费机器人公司,他们制造的扫地机器人在全球销量超过 2000 万台。

想让机器人走出科幻电影,iRobot 进入了各行各业

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1991 年,iRobot 把 Genghis 的设计应用到太空探索车上,这种小型机器人大幅降低了成本,而这种结构设计最终成就了 1997 年踏上火星的“Sojourner Rover”(火星漫游者)。刻有安格尔名字的火星车如今还陈列在美国宇航局。

在很长一段时间,iRobot 的方向都是为美国政府和军方提供太空探测 、军事救援等特种机器人。在 iRobot 总部的历史长廊,你可以看到各种千奇百怪的机器人,它们上天入地,涉及太空、安防、医疗、清洁和玩具。

而在军事领域,搜救机器人是 iRobot 找到的一个实用化方向。当时美国在阿富汗的驻军常常需要排查洞穴,但这个工作非常危险。

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(士兵准备用 Packbot 进行排弹)

PackBot 短暂地成为 iRobot 的营收来源。它的后续产品曾在 911 事件中进入世贸大厦搜寻幸存者,还参与了阿富汗及伊拉克战争的搜救工作,并于 2011 年进入日本福岛核电厂检测核辐射。2014 年的巴西世界杯和 2016 年的里约奥运会也采购了PackBot 作为安保机器人。

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由于战争以及政府订单的不确定性,这块业务也没能支撑起 iRobot 的发展。直到 2016 年初,公司把这块业务出售了出去。

iRobot 还短暂地进入过消费者市场,他们与著名玩具厂商孩之宝(Hasbro)合作,把机器人做成玩具,比如把传感器植入洋娃娃,让洋娃娃具备喜怒哀乐的表情。

造出第一台扫地机器人,是在公司成立 12 年之后

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在过去近十年的岁月长河里,iRobot 的机器人在这里划过了无数的轨迹。但没人想到的是,从 1990 公司成立到第一台扫地机器人驶出实验室,走了 12 年的路。

家用扫地机器人的诞生,最早可以追溯到 1996 年,瑞士家电品牌伊莱克斯制造了一台名叫“三叶虫”的扫地机器人,无论是设计,还是避障的设计思路,这都是一台颇具现代感的机器人。只不过在那个年代,扫地机器人还是个非常稀罕的电器,价格非常昂贵,也并没有很聪明。

90 年代末,iRobot 和清洁公司 Johnson Wax 合作推出了大型清洁机器人,这是 iRobot 第一次把机器人功用性放在清洁目的上。

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不久之后,公司决定打造家用扫地机器人。在那个年代,传感器数量少质量差,把清洁机器人做小是一件很有挑战的事。

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(图片来自:techhive)

团队希望优先保证扫地机器人的覆盖度和清洁程度,不管花多少时间。为此,他们制定了一套清洁策略:首先对一片比较大面积的区域进行打扫,完成之后再沿着墙面去到另一片区域,以此往复不断切换。

而在具体产品形态上,Roomba 采用了边刷+滚刷+吸尘口的三段式清扫结构,大大提升了清扫能力,这一设计也成为如今扫地机器人的主流设计。

2002 年,第一台 Roomba 扫地机器人走出生产线。

后来,Roomba 研发出了污垢探测技术(Dirt Detect),机器人会通过物体撞击的声音以及视觉传感器探测有没有遗漏的脏物,如果某块区域特别脏,机器人会在此处反复清扫。

Roomba 的第二次进化,目标是清扫的“完成率”和“覆盖率”。

早年的扫地机器人,通常是随机乱撞的,它会行走大量的重复路线,归其原因是机器人不了解周边的环境,也不知道自己所处的位置。

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后来 iRobot 在高端系列加入了 vSLAM 技术,让 Roomba 搭载了一个 35 度倾角的摄像头,它像一双眼睛,可以不断地“看到”家庭墙面的特征,从而对家居环境进行一个画像。具备了定位和建图的能力,机器人就可以进行合理的路径规划。

测试是工程师日常一项非常重要的工作,iRobot 搭建了数个空间去测试 Roomba 的实用性。

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在一件玻璃封闭的实验室里,一名测试人员将 Roomba 扫地机器人固定在一台铺着红色地毯的仪器上,仪器会在地毯上进行喷尘处理,Roomba 随后沿着固定轨迹进行清扫,通过 5 次重复测试,并对清扫前后的尘盒进行称重,测试人员就能测算出一台扫地机器人的吸尘能力。

如果没人提醒,有些实验室可能会被误认为位于公司一隅的员工宿舍——从布局到装饰,从家具到生活用品,这些实验室模拟了美国家庭的日常陈设。但你还是能看出一些区别,比如墙角用于监控的摄像头和迥异的家居风格。实

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(Roomba 900 系列采用双胶棒主刷避免毛发缠绕)

工程师也会把 Roomba 带回家中测试,放在真实居住环境中更有利于发现问题。比如毛发容易缠绕在扫地机器人毛刷上的这种问题,就是在测试中发现的。工程师因此做了不少改进,比如在高端型号产品里用上锯齿胎面设计的双胶棒主刷。

“我们计划把 2000 平方英尺的实验室扩张到 4000 平米,因为我们推出了针对大户型的 Roomba 900 系列之后,IEC 标准已经无法适应我们的产品测试了,我们就新建了一个。”iRobot 产品管理总监 Ken Bazydola 说。

Bazydola 口中的“IEC 标准”是国际性电工标准化机构针对扫地机器人的标准化测试,这套标准对扫地机器人的除尘能力、覆盖率、甚至细化到边角除尘能力都有明确的要求。

相比高仿家庭环境的空间,IEC 测试的空间更像标准化的实验室,比如比如考察扫地机器人覆盖能力的 IEC 测试,就是在一个 6 米见方的房间里,房间里没有家居,只是通过简单的木桩和电线来模拟家庭的情况。

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尽管位于美国东岸,iRobot 这家工程师文化色彩浓厚更像一家硅谷初创企业。在 iRobot 总部的一面玻璃墙上,写着 5 句口号:Build cool stuff、Deliver Great Products、Make Money、Change the World,但最突出的那句是——Have Fun。

机器人的未来

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除了 Roomba 扫地机器人,iRobot 还在美国市场上推出了 Mirra 游泳池清洁机器人和 Looj 屋檐雨水槽清洁机器人。从第一代 Roomba 到现在 900 系旗舰,Roomba 已经走过 16 年的历程。

“Roomba 仍然只是一个青少年。”安格尔说,iRobot 虽然已经成立 28 年了,但今天依然处在起步阶段。

很大程度上,这是整个机器人行业的现状,数据显示,家用机器人还只是一个一年能卖 30 亿美元的小生意。

这背后,有技术的限制。在安格尔的认知里,机器人与人一样,应该具备感知、行动和思考三种能力。扫地机器人初步具备了这些能力,比如 Roomba 会通过传感器感知到障碍物,从而采取绕开的行动,当清扫大面积房间的时候,如果机器人判定电量即将耗尽,它便会通过自身创建的地图规划出便捷的路线。

但机器人还做不到更高维度的思考。安格尔举了一个例子:一句简单的“请到厨房,拿一瓶冰水”,就足以让人工智能的研究者为此付出 20 年的努力。

“我们现在还没有技术可以让机器人知道厨房在哪里、冰箱在哪里、冰箱上的把手在哪里、甚至怎么样把冰箱打开。”
在过去几年,尽管语音识别和人工智能得到突飞猛进的发展,但理解一句话并不意味着机器人能够理解环境。

“iRobot 如今是因为扫地机器人而闻名,但我希望我们是因机器人之智能而闻名。”
安格尔表示,去年公司投入了 1 亿美金,继续探索机器人的应用方向。他相信机器人会变得越来越有能力,成为人们生活的帮手。

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(iRobot 针对中国市场推出的 Braava jet 擦地机器人)

在可以看到的未来,智能家居将会是 iRobot 重点研发方向。目前 iRobot 已经和亚马逊 Alexa 以及 Google 合作,实现对 Roomba 的语音控制,在中国,Roomba 已经接入了天猫精灵。

iRobot 的技术副总裁 Chris Jones 告诉爱范儿(微信:ifanr),机器人会在智能家居扮演重要的角色,因为行走意味着它可以了解整个家居环境,从而给其他智能家居设备提供空间信息,而这些信息对整个智能家居的生态系统很有价值。

Robo Madness 是波士顿地区一年一度的机器人大会,这里聚集了波士顿湾区最顶尖的机器人和 AI 公司。今年的 Robo Madness 放在了 iRobot 的总部举办。

作为东道主出席的 CEO 安格尔没有西装革履,依然一幅神采奕奕的样子,隔着外套,那件机器人的《星球大战》文化衫若隐若现。

“在科幻电影和小说的描绘中,我们看到的机器人是这样的。”安格尔指着屏幕左侧一台有着钢铁身躯的人形机器说道,“但这也是机器人。”屏幕上右侧出现的是一台 Roomba。

而在另一张 PPT 中,Roomba 和一些形态千奇百怪的机器人一起出现屏幕左侧。“嗯,这些是机器人。”安格尔重复道。

“但这也是机器人!”一栋豪宅赫然出现在屏幕上。

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