掃地機(jī)器人的定位與建圖性能高度依賴傳感器硬件，高端激光雷達(dá)、高清視覺傳感器雖能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)感知效果，但會大幅推高整機(jī)成本，難以普及至大眾消費(fèi)市場。低成本傳感器（如單線激光雷達(dá)、單目攝像頭、低成本IMU、普通里程計(jì)）憑借價(jià)格優(yōu)勢，成為普及型掃地機(jī)器人的核心感知配置，但其存在測量噪聲大、視場角有限、數(shù)據(jù)穩(wěn)定性不足、動態(tài)抗干擾能力弱等缺陷，直接制約定位精度與地圖質(zhì)量。如何在低成本硬件約束下，通過算法優(yōu)化、多源數(shù)據(jù)融合、場景適配等手段，彌補(bǔ)傳感器硬件短板，實(shí)現(xiàn)高精度、高魯棒性的定位與建圖，是推動普及型智能掃地機(jī)器人技術(shù)升級的關(guān)鍵。本文針對低成本傳感器的性能特性，剖析其在定位建圖中面臨的技術(shù)瓶頸，研究適配低成本硬件的算法優(yōu)化、傳感器協(xié)同、誤差修正等技術(shù)方案，探索低成本與高精度兼顧的掃地機(jī)器人感知技術(shù)路徑。

普及型掃地機(jī)器人常用低成本感知方案，以單線激光雷達(dá)+單目攝像頭+低成本IMU+輪式里程計(jì)組合為主，各類傳感器受成本限制，硬件性能存在固有缺陷，在家庭非結(jié)構(gòu)化場景中，直接引發(fā)定位漂移、地圖失真、環(huán)境適配性差等問題，成為高精度定位建圖的主要阻礙。

低成本單線激光雷達(dá)作為核心測距器件，存在測距精度低、掃描頻率有限、點(diǎn)云稀疏且噪聲大的問題，對玻璃、鏡面等反光物體易產(chǎn)生測量偏差，近距離障礙物點(diǎn)云易出現(xiàn)缺失，遠(yuǎn)距離測量誤差顯著放大；單目攝像頭成本低廉、體積小巧，但存在尺度模糊、弱紋理特征提取失效、光照敏感等缺陷，無法直接獲取精準(zhǔn)深度信息，且圖像噪聲大、動態(tài)范圍窄；低成本IMU零偏誤差大、隨機(jī)噪聲高，短時(shí)測量可輔助姿態(tài)解算，長時(shí)間積分會導(dǎo)致漂移快速累積，無法獨(dú)立支撐定位；輪式里程計(jì)易受地面打滑、輪子磨損影響，測量誤差較大，在地毯、凹凸地面誤差尤為明顯。

上述單一低成本傳感器均無法獨(dú)立完成穩(wěn)定的定位建圖任務(wù)，簡單的數(shù)據(jù)疊加也難以抵消硬件缺陷帶來的誤差，且掃地機(jī)器人嵌入式芯片算力有限，無法運(yùn)行高復(fù)雜度算法，進(jìn)一步加劇了低成本硬件與高精度需求之間的矛盾。在家庭場景中，低矮死角、弱紋理墻面、動態(tài)行人干擾等工況，會讓低成本傳感器的性能缺陷進(jìn)一步凸顯，導(dǎo)致定位丟失、地圖錯(cuò)位、漏建障礙物等問題。