مقارنة نظام الملاحة في المكانس الروبوتية: الليدار مقابل الكاميرا

تحية طيبة لجميع قراء الموقع robovac.washerhouse.comفي هذه المقالة، سنقارن بين أكثر نوعين دقةً من أنظمة الملاحة في المكانس الروبوتية: نظام الملاحة القائم على تقنية الليدار ونظام الملاحة القائم على الكاميرا. يُستخدم هذا النوع من الملاحة عادةً في الطرازات المتوسطة والعالية السعر، وذلك بسبب التكلفة العالية لأجهزة الاستشعار نفسها. تستخدم بعض العلامات التجارية الكاميرات حصراً في طرازاتها الرائدة، بينما تستخدم علامات أخرى تقنية الليدار حصراً. سنقارن الآن بين هذين النوعين من خلال اختبار أنظمة الملاحة في الطرازات الأعلى جودة. روبوت التنظيف iRobot Roomba i7+ و روبوروك إس 5 ماكسإذن، دعونا نكتشف أيهما أفضل: تقنية الليدار أم الكاميرا للملاحة.

نبذة مختصرة عن الملاحة

دعونا أولاً نستعرض بإيجاز ماهية الملاحة الدقيقة القائمة على تقنية الليدار والكاميرا، وما هي الميزات التي يتمتع بها هذان النظامان.

يُثبّت جهاز الليدار في المكانس الكهربائية الروبوتية أعلى هيكلها. وهو عبارة عن "برج" مزود بمقياس مسافة ليزري دوار في داخله، ويُعرف أيضاً باسم مستشعر LDS.

يدور جهاز تحديد المدى بالليزر هذا 360 درجة بسرعة عالية، ويقوم بمسح الأجسام المحيطة به، وحساب المسافات إليها، وإنشاء خريطة دقيقة للغرفة.

تشمل مزايا تقنية الليدار دقة ملاحة متساوية في جميع مستويات الإضاءة، أي ليلاً ونهاراً. علاوة على ذلك، تتميز تقنية المسح الليزري بدقة أعلى. أما عيوبها فتتمثل في كثرة أعطال الليدار بسبب آلية الدوران، بالإضافة إلى صعوبة مسح الأسطح العاكسة، مثل أبواب الخزائن ذات المرايا في الغرفة أو أرجل الكراسي المطلية بالكروم. مكانس كهربائية روبوتية مزودة بتقنية الليدار يصل ارتفاعها إلى 10 سم بسبب البرج الموجود في الأعلى، وبالتالي فإن قدرة الروبوتات على المناورة تحت الأثاث أقل من قدرة النماذج المسطحة.

أما الكاميرا، فهي بدورها نظام ملاحة بصري. يتم إنشاء خريطة للغرفة من خلال قراءة ومعالجة الصور الملتقطة بالكاميرا. تقوم الكاميرا بمسح السقف، والتقاط صور متعددة، وتستخدم هذه البيانات لإنشاء مخطط أرضي للغرف.

يُعدّ نظام الملاحة القائم على الكاميرا أكثر موثوقية من حيث متانة الكاميرا، كما أنه أقل تكلفةً بعض الشيء. علاوةً على ذلك، لا تزيد الكاميرا من ارتفاع المكنسة الروبوتية؛ إذ يبلغ ارتفاع بعض الطرازات 7-8 سم فقط، مما يسمح للروبوت بالتحرك تحت الأثاث المنخفض.

عيوب الملاحة البصرية: في المناطق ذات الإضاءة المنخفضة أو الخافتة، تصبح الكاميرا ببساطة "عمياء". علاوة على ذلك، فإن دقة الملاحة البصرية تكون دائمًا أقل من دقة المسح بالليزر، خاصة إذا كان السقف يفتقر إلى الإشارات البصرية الرئيسية التي يمكن للروبوت استخدامها.

بعد ذلك، سنقارن بين تقنية الليدار والكاميرا في ظل ظروف واقعية متطابقة لمعرفة أي نوع من الملاحة يساعد المكانس الكهربائية الروبوتية على العمل بشكل أفضل.

المقارنة رقم 1 - القيادة التمهيدية

لاختبار قدرة الروبوتات على الملاحة بأكبر قدر ممكن من الموضوعية، قمنا بإنشاء العديد من العوائق في غرفة الاختبار، وهي:

1. قمنا بتركيب باب خزانة ملابس مزود بمرآة.
2. لقد أنشأنا منطقة مظلمة بين الجدار والأريكة.
3. وضعنا كرسيًا وألعاب أطفال وصندوقًا لتكون بمثابة عوائق في مسار الروبوتات. كما أضفنا ثقلًا إلى الصندوق لمنعه من التحرك حتى عند لمسه برفق من قبل الروبوت.

يُعرض الاختبار نفسه في الفيديو، وننصح بمشاهدته:

ونتيجة لذلك، تبين ما يلي:

1. قام روبوت التنظيف iRobot Roomba i7+ بتحريك جميع الأشياء في طريقه بشكل طفيف، ونظف فقط المنطقة المحيطة بإحدى أرجل الكرسي، وغطى تقريبًا كامل المنطقة التي يمكن الوصول إليها، بل وكرر التنظيف في بعض المناطق. استغرق الروبوت ما يزيد قليلاً عن 10 دقائق لإكمال جولته التجريبية. في هذه المرة، اجتاز الروبوت المنطقة المظلمة بين الجدار والأريكة بسلاسة، ولكنه خلال إحدى التجارب، بدا مرتبكًا بعض الشيء في الظلام.
2. يُعدّ روبوت التنظيف Roborock S5 Max، المزود بنظام ملاحة يعتمد على تقنية الليدار، أكثر لطفًا على الأشياء، إذ لم يصطدم إلا بلعبة واحدة. كما أنه طاف حول كل ساق من أرجل الكراسي وغطى كامل المنطقة المتاحة مرتين، مقسمًا الغرفة إلى مناطق. لم يواجه الروبوت أي صعوبة في التنقل في الظلام، لكنه اعتبر الباب ذو المرآة امتدادًا للغرفة، ما حال دون دخوله إليها. مع ذلك، لم يؤثر هذا على أداء التنظيف في كامل المنطقة المتاحة؛ فقد أدى ببساطة إلى إنشاء جزء غير موجود في الخريطة. لم يصطدم الروبوت بالمرآة نفسها وحاول التنقل من خلالها. استغرقت الجولة التعريفية 19 دقيقة، لكن الروبوت أنشأ خريطة أكثر دقة.

المقارنة رقم 2 - التنقل باستخدام خريطة محفوظة

والآن، دعونا نرى كيف تتغير خوارزمية حركة الروبوتات بعد أن ترسم خريطة للغرفة وتحفظها في الذاكرة. أضفنا أيضًا إمكانية تحديد مناطق محظورة على الخريطة؛ سنضيف منطقة واحدة في كل مرة ونختبر كيفية استجابة الروبوتات لها. كل شيء موضح بوضوح في الفيديو أعلاه.

ينظف جهاز iRobot Roomba i7+ منطقة تلو الأخرى بنمط متعرج. لم ينظف حول أرجل الكرسي، ولم يواجه أي مشاكل في التنقل في المنطقة المظلمة، وتعرف على المنطقة المحظورة دون دخولها. استغرقت عملية التنظيف الواحدة حوالي 12 دقيقة.

أما بالنسبة لروبوت روبوروك إس 5 ماكس، فقد تغيرت خوارزمية حركته. تحرك الروبوت أولاً حول المنطقة المحيطة بالكامل، ثم بدأ التنظيف بحركة متعرجة واحدة. نظف حول جميع أرجل الكراسي، بالكاد يلامس أي عوائق، ويتجنب المنطقة المحظورة.

ملاحظة أخرى: قام روبوت التنظيف iRobot Roomba i7+ بمسح المنطقة خلف الأريكة في اتجاه واحد فقط، بينما قام روبوت Roborock S5 Max بمسح المنطقة ذهابًا وإيابًا مرتين في نفس المكان، مما يعني أنه نظف المنطقة الأضيق بشكل أكثر دقة. بعد ذلك، قام الروبوت بمسح المنطقة بأكملها مرة أخرى وعاد إلى قاعدته. استغرق الأمر ما يزيد قليلاً عن 18 دقيقة، ولكنه غطى مساحة أكبر.

المقارنة رقم 3 - التوجيه في مساحة متعددة الغرف

وأخيرًا، أودّ مقارنة كيفية قيام المكانس الروبوتية المزودة بتقنية الليدار والمكانس الروبوتية المزودة بالكاميرا برسم خريطة للمنزل بأكمله، والمدة التي تستغرقها لتنظيف تلك المساحة. في حالتنا، لدينا خمس غرف بمساحة إجمالية تبلغ حوالي 40 مترًا مربعًا. تبلغ مساحة التنظيف الفعّالة حوالي 35 مترًا مربعًا.

حسبت كاميرا الروبوت iRobot مساحة سطحية تبلغ 27 مترًا مربعًا، مع أن المساحة الفعلية تقارب 35 مترًا مربعًا. ومع ذلك، فإن دقة الحساب عالية، وتتطابق هندسة المنطقة مع بيئة المنزل الفعلية. ينظف الروبوت هذه المساحة في دورة واحدة خلال 50-55 دقيقة تقريبًا، ويتوقف عند المناطق شديدة الاتساخ التي رصدها مستشعره البصري.

أنشأ نظام الليدار الخاص بروبوروك غرفةً بنفس الشكل الهندسي، لكنه حسب مساحتها بدقة أكبر، حيث بلغت 34 مترًا مربعًا، وهي مساحة مطابقة تقريبًا للمساحة الفعلية. علاوة على ذلك، استغرق تنظيف المساحة بأكملها 31 دقيقة فقط، وهو وقت أسرع بكثير.

في النهاية، يُنتج نظام الليدار خريطة أكثر دقة، ويُتيح اجتيازًا أسرع للمنطقة المُتاحة بأكملها في حال وجود غرف متعددة. علاوة على ذلك، اجتاز الروبوت المُجهز بنظام الليدار في حالتنا المناطق الصعبة بدقة أكبر، مثل المنطقة بين أرجل الكرسي والمساحة الضيقة المُظلمة خلف الأريكة. كما أن احتكاك الروبوتات المُجهزة بنظام الليدار بالأشياء يكون أكثر نعومة، مما يُقلل من اصطدامها بمصداتها.

بالمناسبة، من المهم ملاحظة أنه بعد عدة تمريرات روبوت مزود بكاميراخاصةً إذا قمت بتشغيله في أوقات مختلفة من اليوم مع مستويات إضاءة متفاوتة في الغرف، سيتطور نمط تنقل الروبوت تلقائيًا، وحتى في الليل، سيتمكن من تغطية المساحة المتاحة بالكامل دون ترك أي مناطق غير نظيفة. لذا، قد يواجه روبوت iRobot Roomba i7+ بعض مشاكل التنقل في المناطق ذات الإضاءة الخافتة فقط أثناء التجربة. سيتم حل هذه المشكلة لاحقًا.

لنلخص الأمر

وختاماً، دعونا نسلط الضوء على ميزات المكانس الكهربائية الروبوتية المزودة بنظام ملاحة دقيق يعتمد على تقنية الليدار والكاميرا.

على أي حال، يتيح كلا نوعي الملاحة رسم خرائط دقيقة للغرفة، مما يزيد من كفاءة التنظيف الآلي. يمكن للروبوتات المُقارنة تخزين خرائط تنظيف متعددة في ذاكرتها، وهو أمر مفيد للمنازل المكونة من طابقين. كما تدعم هذه الروبوتات التنظيف بعد إعادة الشحن، وتقسيم الغرف إلى مناطق لتنظيفها بشكل دوري، وإمكانية تحديد مناطق محظورة ومناطق تنظيف على الخريطة.

في الوقت نفسه، يُنتج نظام الليدار خريطة أكثر دقة، مما يُسرّع عملية التنظيف ويُقلّل من المناطق غير المُغطاة. وكما تلاحظ، لا توجد مشكلة جوهرية عند استخدام المرآة. على أي حال، توجد طرق لتجنب رسم الخرائط غير الدقيقة، مثل وضع طبقة واقية على المرآة عند مستوى الليدار لمنع انعكاس الأشعة تحت الحمراء غير المرئية الصادرة من المستشعر.

فيما يتعلق بمتانة جهاز تحديد المدى بالليزر نفسه، فإن الروبوتات عالية الجودة، مثل روبوروك، مزودة بجهاز ليدار موثوق، لذا فهي تدوم لفترة طويلة. مع ذلك، لا توجد جهة مسؤولة عن الروبوتات الصينية غير المعروفة، وفي هذه الحالة، هناك احتمال لتعطل نظام الملاحة مبكرًا. ولا ننسى عامل الارتفاع؛ فالروبوتات النحيفة المزودة بجهاز ليدار غير متوفرة، لذا يُعد هذا على الأرجح العيب الرئيسي الوحيد.

دقة رسم الخرائط للكاميرا أقل قليلاً، خاصةً في المساحات الكبيرة التي تبلغ مساحتها 100 متر مربع فأكثر. كما تميل هذه الروبوتات إلى التنظيف ببطء أكبر. مع ذلك، فإن احتمالية تعطل الكاميرا أقل، ولا تؤثر على ارتفاع الروبوت. قد تحدث مشاكل في تحديد الاتجاه في الإضاءة المنخفضة، إما أثناء جولة تعريفية أو في النماذج التي تكون فيها الكاميرا مجرد أداة شكلية وليست جهاز ملاحة حقيقي.

لذا، أقول إن المكانس الروبوتية المزودة بتقنية الليدار أفضل في الملاحة، لكن ليس لدرجة أن أتجاهل الطرازات المزودة بكاميرات. الأمر يعتمد كلياً على نوع المكانس الروبوتية التي تختارها.

على أي حال، في عام 2020، كان أفضل نظام ملاحة هو نظام يجمع بين تقنية الليدار والكاميرا. يمكنك مشاهدة مقارنة بين أنظمة الليدار وأنظمة الليدار مع الكاميرا في الفيديو الخاص بنا.

هذا كل شيء من جانبي. تسوقاً ممتعاً للجميع!