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人工智能最近几年越来越融入到我们的生活方方面面，例如自动驾驶，智能音响，刷脸支付等等，感觉没有人工智能，我们生活便利性会大打折扣。随着生活品质提高，很多人家里都用上了扫地机器人，利用AI技术自动巡航清洁房间。现在，机器人还可以净化空气了。
有的人会说，空气净化器还不够吗？用过空气净化器的同学大概有体会，客厅开着空气净化器能享受到好空气，但你走到卧室时，卧室的空气似乎没有被净化到。当然，多放几台空气净化器也可以解决这个问题，但有必要吗？
何同学有个视频里面设计了一个移动的无线充，可以根据你手机的位置来把充电器定位到你手机后面。空气净化器是否也可以根据需要，自动移动到需要净化的位置呢？答案是可以的，例如例如科沃斯最近推出了空气净化机器人Z1就能做到。
对于人工智能爱好者，又忍不住研究这类产品的工作原理了。这里以科沃斯的空气净化机器人Z1为例，讲讲其技术架构，以及相关的AI技术以及工作原理。
技术解析
科沃斯的空气净化机器人Z1可以在手机监测与控制机器人，通过云端，实现手机和机器人的通信，使得手机可以监测空气情况，操作机器人。大致技术架构如图。
科沃斯的空气净化机器人Z1可以实现语音交互，当你叫“OK，YIKO”时，机器人就会回应并等待你的指令，例如你让它全屋空气净化一次，或者叫它开香氛、加湿等功能，那么它会根据指令，执行相应任务。当然机器人并不像人一样思考，机器人要通过摄像头扫描周围环境，然后用算法建立起一个3D地图，才能不到处磕碰，且不重复净化。然而这么简单的一个过程，会用到很多复杂的AI技术，包括：
自然语言处理。由于机器人需要和你对话，这里就包含了语音识别（ASR）、自然语言理解（NLU）、对话管理（DM）、自然语言生成（NLG）和语音生成（TTS）模块。
可以看到，语音识别是第一步。为了保证准确率，除了算法，也要在硬件上堆料，空气净化机器人Z1的方案是用了6个mic多方向采音。
AI芯片。芯片是智能硬件的核心，负责机器学习，数据处理，讲讲芯片的作用。科沃斯Z1采用的是地平线旭日3芯片，算力可达5TOPS。
室内巡航。这里分为几部分：
1. 防跌落。有的家庭是复式，有阶梯，没有防跌落的话，机器人就看不到阶梯。这个问题解决的思路是使用下视传感器。
2. 避障技术。被扫地机器人应用过或是正在使用的避障技术包括3D结构光避障、单目视觉避障、双目视觉避障、激光雷达避障、3D TOF避障等。一般来说，算法层面越简单，硬件方面就越需要堆料；如果硬件方面简单，就要在算法层面下狠功夫。多数产品采用的方案是激光雷达或者双目相机等，算法为SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) ，包括双目相机的VI-SLAM，激光雷达的2D Lidar SLAM等等。科沃斯采用的是叫AIVI 3D的精准避障技术。这个技术没有公开的资料，不过前面介绍，大家理解AIVI3D精准避障大概原理。3D重构（3Dreconstruction）需要深度信息，才能对相机中的信息进行重构。一般来说，利用激光雷达可以轻松获得深度信息。不过对于摄像头来说，深度信息哪里来呢？
3. 深度估计。前面讲到，我们重构场景需要深度信息，深度估计对于摄像头来说并非易事。尤其科沃斯空气净化机器人Z1采用的是单目摄像头，就更有难度了。不过这都难不倒科沃斯的算法工程师们。他们发表在IROS上的论文《Deep Unsupervised Learning Based Visual Odometry with Multi-scale Matching and Latent Feature Constraint》提出了名为SAEVO的深度估计算法。
SAEVO算法表现如何？可以从论文看到，无论是误差还是准确率，都表现得比同类算法要好。
当然，空气净化机器人最重要的，还是净化空气。通过自研的算法和优秀的硬件，空气净化机器人可以实现移动净化空气，实现了单台空气净化器难以做到的全屋空气净化功能。科沃斯的空气净化机器人Z1拥有四重空气焕活系统和智能空气检测仪等等功能，这些都是高端空气净化机器人的必备配置了，还有更多的功能，例如移动视频管家，实时视频加双向语音等等，这些更是普通空气净化器无法做到的。鉴于篇幅原因，这里就不展开讲了，因为本文章主要分析其AI技术，毕竟我还是个技术博主（害羞）。如果对这款机器人功能本身感兴趣，可以到其京东页面去看看详细介绍，
科沃斯(Ecovacs)沁宝Z1空气净化器 家用除甲醛 除菌 除过敏原 除雾霾可移动母婴空气净化机器人 无雾加湿总结
一个高端的智能家居电器，其实背后的AI系统还是很复杂的。但好的产品总能把复杂的细节隐藏起来，把最简单的一面留给用户。让机器人服务全球家庭是科沃斯的使命，科沃斯研究更好的技术，做更好的产品来让更多的家庭体会到家用机器人的魅力，为全球家庭的美好生活贡献价值。
这就是科技产品的魅力。
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