Comparació de navegació per a aspiradores robòtiques: Lidar vs. Càmera

Salutacions a tots els lectors del lloc web robovac.washerhouse.comEn aquest article, compararem els dos tipus més precisos de navegació per aspiradora robòtica: la basada en lidar i la basada en càmeres. Aquest tipus de navegació es troba normalment en models de preu mitjà i superior. Això es deu a l'alt cost dels propis sensors. Algunes marques utilitzen exclusivament càmeres en els seus models estrella, mentre que d'altres utilitzen exclusivament lidar. Ara compararem aquests dos provant els sistemes de navegació dels models més importants. iRobot Roomba i7+ I Roborock S5 MaxAixí doncs, descobrim què és millor: lidar o càmera per a la navegació.

Breument sobre la navegació

Primer repassem breument què és la navegació de precisió basada en lidar i càmera i quines característiques tenen aquests dos sistemes.

El lidar dels aspiradors robòtics està muntat a la part superior del cos. És una mena de "torreta" amb un telèmetre làser giratori a l'interior, també conegut com a sensor LDS.

Aquest telèmetre làser gira 360 graus a alta velocitat, escaneja els objectes que l'envolten, calcula les distàncies fins a ells i crea un mapa precís de l'habitació.

Els avantatges del lidar inclouen la mateixa precisió de navegació a qualsevol nivell d'il·luminació, és a dir, tant de dia com de nit. A més, la tecnologia d'escaneig làser és més precisa. Els desavantatges inclouen fallades lidar més freqüents a causa del mecanisme giratori, així com problemes per escanejar superfícies reflectants. Això podria incloure portes d'armari amb mirall en una habitació o potes de cadira cromades. A més, la majoria de les vegades aspiradores robòtiques amb lidar Arriben als 10 cm d'alçada a causa de la torreta que hi ha a la part superior i, per tant, la maniobrabilitat dels robots sota els mobles és inferior a la dels models plans.

La càmera, al seu torn, és un sistema de navegació visual. Es construeix un mapa de l'habitació llegint i processant imatges de la càmera. Escaneja el sostre, pren diverses imatges i utilitza aquestes dades per crear un plànol de les habitacions.

La navegació basada en càmera és més fiable pel que fa a la durabilitat de la càmera i és lleugerament menys costosa. A més, la càmera no augmenta l'alçada del robot aspirador; alguns models només fan entre 7 i 8 cm d'alçada, cosa que permet al robot navegar per sota de mobles baixos.

Desavantatges de la navegació visual: en zones amb poca llum o mal il·luminades, la càmera simplement "es queda cega". A més, la precisió de la navegació visual sempre és inferior a la de l'escaneig làser, sobretot si el sostre no té pistes visuals clau perquè el robot les pugui utilitzar.

A continuació, compararem la tecnologia lidar i de càmera en condicions reals idèntiques per veure quin tipus de navegació ajuda els aspiradors robòtics a tenir un millor rendiment.

Comparació núm. 1: Impuls introductori

Per provar la navegació dels robots de la manera més objectiva possible, vam crear diversos obstacles a la sala de proves, concretament:

1. Vam instal·lar una porta d'armari amb mirall.
2. Vam crear una zona fosca entre la paret i el sofà.
3. Vam col·locar una cadira, joguines infantils i una caixa per fer d'obstacles en el camí dels robots. També vam afegir un pes a la caixa per evitar que es mogués fins i tot quan el robot la tocava lleugerament.

La prova en si es mostra al vídeo, recomanem veure-la:

Com a resultat, va resultar que:

1. L'iRobot Roomba i7+ va moure lleugerament tots els objectes que trobava al seu pas, només netejant al voltant d'una de les potes de la cadira, i bàsicament va cobrir tota la zona accessible, fins i tot dues vegades en algunes zones. El robot va trigar poc més de 10 minuts a completar la seva sessió introductòria. Aquesta vegada, el robot va navegar per la zona fosca entre la paret i el sofà sense problemes, però durant una prova, es va confondre una mica a la foscor.
2. El Roborock S5 Max, amb navegació basada en lidar, és molt més suau amb els objectes, ja que només colpeja una joguina. També va envoltar cada pota de la cadira i va cobrir tota la zona accessible dues vegades, dividint l'habitació en zones. No va tenir cap problema per navegar a la foscor, però el robot aspirador va identificar la porta amb mirall com una extensió de l'habitació, a la qual no podia accedir. Tanmateix, això no va afectar el rendiment de neteja de tota la zona accessible; simplement va crear una part inexistent del mapa. El robot no va colpejar el mirall en si i va intentar navegar-hi. La conducció introductòria va durar 19 minuts, però el robot va crear un mapa més precís.

Comparació núm. 2: Moure's amb un mapa desat

Ara vegem com canvia l'algoritme de moviment dels robots després que hagin creat un mapa de l'habitació i l'hagin desat a la memòria. També hem afegit la possibilitat de definir zones prohibides al mapa; afegirem una zona cada vegada i provarem com hi responen els robots. Tot es demostra clarament al vídeo anterior.

L'iRobot Roomba i7+ neteja zona per zona en un patró serpentejant. No netejava al voltant de les potes de la cadira, no tenia problemes de navegació a la zona fosca i reconeixia la zona prohibida sense entrar-hi. Una sola neteja trigava uns 12 minuts.

Pel que fa al Roborock S5 Max, l'algoritme de moviment ha canviat. El robot primer es va moure per tota la zona accessible al llarg del perímetre i després va començar a netejar amb un sol moviment serpentejant. Va netejar al voltant de totes les potes de la cadira, gairebé sense tocar cap obstacle i evitant la zona restringida.

Una altra observació: l'iRobot Roomba i7+ només va fer una passada unidireccional per darrere del sofà, mentre que el Roborock S5 Max va fer dues passades d'anada i tornada dins de la mateixa zona, cosa que significa que va netejar la zona més estreta més a fons. Després d'això, el robot va fer una segona passada per tota la zona i va tornar a la seva base. Va trigar poc més de 18 minuts, però, de nou, va cobrir una zona més gran.

Comparació núm. 3: orientació en un espai amb diverses habitacions

I finalment, m'agradaria comparar com els robots aspiradors basats en lidar i càmeres cartografien tota la casa i quant de temps triguen a netejar aquesta zona. En el nostre cas, són cinc habitacions amb una superfície total d'uns 40 metres quadrats. La superfície de neteja efectiva és d'uns 35 metres quadrats.

La càmera de l'iRobot va calcular una superfície de 27 metres quadrats, tot i que la superfície real és d'aproximadament 35 metres quadrats. Tanmateix, la precisió del càlcul és alta i la geometria coincideix amb l'entorn real de la llar. El robot neteja aquesta zona en una sola passada en aproximadament 50-55 minuts, aturant-se a les zones particularment brutes detectades pel seu sensor òptic.

El lidar de Roborock va crear una habitació amb la mateixa geometria, però va calcular l'àrea amb més precisió, a 34 metres quadrats, que és gairebé idèntica a l'àrea real. A més, només va necessitar 31 minuts per netejar tota l'àrea, cosa que és significativament més ràpida.

En definitiva, el lidar produeix un mapa més precís i permet un recorregut més ràpid per tota la zona accessible si hi ha diverses habitacions. A més, el robot equipat amb lidar en el nostre cas va recórrer les zones problemàtiques amb més profunditat, com ara la zona entre les potes de la cadira i l'espai estret i fosc que hi ha darrere del sofà. Els robots equipats amb lidar també fan un contacte més suau amb els objectes, cosa que fa que colpegin els para-xocs amb menys freqüència.

Per cert, és important tenir en compte que després de diverses passades robot amb càmera, sobretot si l'enceneu a diferents hores del dia amb diferents nivells d'il·luminació a les habitacions, el patró de navegació del robot es desenvoluparà automàticament i, fins i tot a la nit, podrà cobrir tota l'àrea disponible sense deixar cap zona sense netejar. Per tant, l'iRobot Roomba i7+ pot tenir problemes de navegació en zones amb poca llum només durant una prova de conducció. Aquest problema es resoldrà més endavant.

Resumim-ho

En conclusió, destaquem les característiques dels aspiradors robòtics amb navegació precisa basada en lidar i una càmera.

En qualsevol cas, tots dos tipus de navegació permeten una cartografia precisa de l'habitació i maximitzen l'eficiència de la neteja robòtica. Els robots comparats poden emmagatzemar diversos mapes de neteja a la seva memòria, cosa que és útil per a cases de dues plantes. També admeten la neteja després de la recàrrega, la zonificació d'habitacions per a la neteja programada habitació per habitació i la possibilitat de definir zones de neteja i zones prohibides al mapa.

Alhora, el lidar crea un mapa més precís, de manera que neteja més ràpidament i deixa un mínim d'àrees sense detectar. Com podeu veure, no hi ha cap problema crític quan es treballa amb un mirall. En qualsevol cas, hi ha maneres d'evitar mapes inexactes, com ara aplicar una pel·lícula protectora al mirall a nivell del lidar per evitar que els raigs infrarojos invisibles del sensor es reflecteixin.

Pel que fa a la durabilitat del telèmetre làser, els robots d'alta qualitat, com Roborock, estan equipats amb un lidar fiable, de manera que duraran molt de temps. Tanmateix, ningú es fa responsable dels robots xinesos desconeguts i, en aquests casos, hi ha la possibilitat que el sistema de navegació falli abans. I no us oblideu de l'alçada; no hi ha robots prims amb lidar disponibles, de manera que aquest és probablement l'únic inconvenient significatiu.

La precisió del mapatge de la càmera és lleugerament inferior, especialment en àrees més grans de 100 metres quadrats o més. Aquests robots també tendeixen a netejar més lentament. Tanmateix, és menys probable que la càmera no funcioni correctament i no interfereix amb l'alçada del robot. Els problemes d'orientació amb poca llum poden sorgir durant un recorregut de familiarització o en models on la càmera és més aviat un maniquí que un dispositiu de navegació real.

Així doncs, diria que els robots aspiradors amb lidar són millors en la navegació, però no tant com per no considerar models amb càmeres. Tot és individual i depèn en gran mesura del robot aspirador que triïs.

En qualsevol cas, el 2020, el millor sistema de navegació és un sistema combinat de lidar i càmera. Podeu veure una comparació dels sistemes lidar i lidar+càmera al nostre vídeo:

Això és tot de part meva. Bones compres a tothom!