Sammenligning af robotstøvsugernavigation: Lidar vs. kamera

Hilsen til alle læsere af siden robovac.washerhouse.comI denne artikel sammenligner vi de to mest præcise typer robotstøvsugernavigation: lidarbaseret og kamerabaseret. Denne type navigation findes typisk i mellem- og premiummodeller. Dette skyldes den høje pris på selve sensorerne. Nogle mærker bruger udelukkende kameraer i deres flagskibsmodeller, mens andre udelukkende bruger lidar. Vi sammenligner nu disse to ved at teste navigationssystemerne i topmodellerne. iRobot Roomba i7+ Og Roborock S5 MaxSå lad os finde ud af, hvad der er bedre: lidar eller kamera til navigation.

Kort om navigation

Lad os først kort gennemgå, hvad præcisionsnavigation baseret på lidar og kamera er, og hvilke funktioner disse to systemer har.

Lidaren i robotstøvsugere er monteret på toppen af ​​​​kroppen. Det er en slags "tårn" med en roterende laserafstandsmåler indeni, også kendt som en LDS-sensor.

Denne laserafstandsmåler roterer 360 grader med høj hastighed, scanner objekter omkring den, beregner afstande til dem og skaber et nøjagtigt kort over rummet.

Fordelene ved lidar inkluderer lige navigationsnøjagtighed ved ethvert lysniveau, dvs. både dag og nat. Desuden er laserscanningsteknologi mere præcis. Ulemperne inkluderer hyppigere lidar-fejl på grund af den roterende mekanisme, samt problemer med at scanne reflekterende overflader. Dette kan omfatte spejlede skabslåger i et rum eller forkromede stoleben. Desuden, oftest robotstøvsugere med lidar De når 10 cm i højden på grund af tårnet ovenpå, og derfor er robotternes manøvredygtighed under møbler ringere end flade modellers.

Kameraet er til gengæld et visuelt navigationssystem. Et kort over rummet konstrueres ved at læse og behandle billeder fra kameraet. Det scanner loftet, tager flere billeder og bruger disse data til at lave en plantegning af rummene.

Kamerabaseret navigation er mere pålidelig med hensyn til kameraets holdbarhed og er en smule billigere. Derudover øger kameraet ikke robotstøvsugeren i højden; nogle modeller er kun 7-8 cm høje, hvilket gør det muligt for robotten at navigere under lave møbler.

Ulemper ved visuel navigation: I områder med svagt lys eller svagt oplyste områder "bliver kameraet blindt". Desuden er nøjagtigheden af ​​visuel navigation altid ringere end laserscanning, især hvis loftet mangler vigtige visuelle signaler, som robotten kan bruge.

Dernæst vil vi sammenligne lidar- og kamerateknologi under identiske forhold i den virkelige verden for at se, hvilken type navigation der hjælper robotstøvsugere med at præstere bedre.

Sammenligning nr. 1 – Introduktionskørsel

For at teste robotternes navigation så objektivt som muligt, skabte vi adskillige forhindringer i testrummet, nemlig:

1. Vi har monteret en spejldør til garderoben.
2. Vi lavede et mørkt område mellem væggen og sofaen.
3. Vi placerede en stol, børnelegetøj og en kasse, der skulle fungere som forhindringer i robotternes vej. Vi tilføjede også en vægt til kassen for at forhindre den i at bevæge sig, selv når den blev let berørt af robotten.

Selve testen vises i videoen, vi anbefaler at se den:

Som følge heraf viste det sig, at:

1. iRobot Roomba i7+ flyttede alle genstande i sin vej en smule, rengjorde kun omkring et af stolebenene, og dækkede stort set hele det tilgængelige område, endda to gange i nogle områder. Robotten tog lidt over 10 minutter at fuldføre sin indledende kørsel. Denne gang navigerede robotten i det mørklagte område mellem væggen og sofaen uden problemer, men under en test blev den lidt forvirret i mørket.
2. Roborock S5 Max, med lidar-baseret navigation, er meget mere skånsom mod genstande og rammer kun ét stykke legetøj. Den cirklede også rundt om hvert stoleben og dækkede hele det tilgængelige område to gange, hvorved rummet blev opdelt i zoner. Den havde ingen problemer med at navigere i mørke, men robotstøvsugeren identificerede spejldøren som en forlængelse af rummet, som den ikke kunne få adgang til. Dette påvirkede dog ikke rengøringsevnen i hele det tilgængelige område; det skabte blot en ikke-eksisterende del af kortet. Robotten ramte ikke selv spejlet og forsøgte at navigere igennem det. Den indledende køretur tog 19 minutter, men robotten skabte et mere præcist kort.

Sammenligning #2 – Bevægelse med et gemt kort

Lad os nu se, hvordan robotternes bevægelsesalgoritme ændrer sig, efter de har bygget et kort over rummet og gemt det i hukommelsen. Vi har også tilføjet muligheden for at indstille no-go-zoner på kortet; vi tilføjer én zone ad gangen og tester, hvordan robotterne reagerer på dem. Alt demonstreres tydeligt i videoen ovenfor.

iRobot Roomba i7+ rengør zone for zone i et slangemønster. Den rengjorde ikke omkring stolebenene, havde ingen navigationsproblemer i det mørke område og genkendte det forbudte område uden at gå ind i det. En enkelt rengøring tog omkring 12 minutter.

Hvad angår Roborock S5 Max, har bevægelsesalgoritmen ændret sig. Robotten bevægede sig først rundt i hele det tilgængelige område langs omkredsen og begyndte derefter at rengøre i en enkelt, slangeagtig bevægelse. Den rengjorde omkring alle stolebenene, rørte næsten ingen forhindringer og undgik det begrænsede område.

En anden observation: iRobot Roomba i7+ foretog kun en ensrettet passage bag sofaen, mens Roborock S5 Max foretog to passager frem og tilbage inden for det samme område, hvilket betød, at den rengjorde det smallere område mere grundigt. Derefter foretog robotten en anden passage hen over hele området og vendte tilbage til sin base. Det tog lidt over 18 minutter, men igen dækkede den et større område.

Sammenligning nr. 3 – Orientering i et rum med flere rum

Og endelig vil jeg gerne sammenligne, hvordan lidar- og kamerabaserede robotstøvsugere kortlægger hele huset, og hvor lang tid det tager dem at rengøre det område. I vores tilfælde er det fem værelser med et samlet areal på omkring 40 kvadratmeter. Det effektive rengøringsareal er omkring 35 kvadratmeter.

iRobots kamera beregnede et overfladeareal på 27 kvadratmeter, selvom det faktiske areal er cirka 35 kvadratmeter. Beregningsnøjagtigheden er dog høj, og geometrien matcher det faktiske hjemmemiljø. Robotten rengør dette område i en enkelt omgang på cirka 50-55 minutter og stopper ved særligt snavsede områder, der registreres af dens optiske sensor.

Roborocks lidar skabte et rum med samme geometri, men beregnede arealet mere præcist til 34 kvadratmeter, hvilket er næsten identisk med det faktiske areal. Desuden behøvede det kun 31 minutter at rense hele området, hvilket er betydeligt hurtigere.

I sidste ende producerer lidar et mere præcist kort og muliggør hurtigere gennemkørsel af hele det tilgængelige område, hvis der er flere rum. Desuden gennemkørte den lidar-udstyrede robot i vores tilfælde problematiske områder mere grundigt, såsom området mellem stolebenene og det smalle, mørke rum bag sofaen. Lidar-udstyrede robotter har også blødere kontakt med genstande, hvilket får dem til at ramme deres kofangere sjældnere.

Det er i øvrigt vigtigt at bemærke, at efter flere gennemløb robot med et kameraIsær hvis du tænder den på forskellige tidspunkter af dagen med varierende lysniveauer i rummene, vil robottens navigationsmønster automatisk blive udviklet, og selv om natten vil den være i stand til at dække hele det tilgængelige område uden at efterlade nogen urensede områder. Så iRobot Roomba i7+ kan støde på navigationsproblemer i svagt oplyste områder under en prøvetur. Dette problem vil blive løst senere.

Lad os opsummere det

Afslutningsvis vil vi fremhæve funktionerne ved robotstøvsugere med præcis navigation baseret på lidar og et kamera.

Under alle omstændigheder muliggør begge navigationstyper præcis kortlægning af rummet og maksimerer robotrens effektivitet. De sammenlignede robotter kan gemme flere rengøringskort i deres hukommelse, hvilket er nyttigt for huse i to etager. De understøtter også rengøring efter genopladning, rumzoneinddeling til planlagt rum-for-rum-rengøring og muligheden for at indstille no-go- og rengøringszoner på kortet.

Samtidig skaber lidar et mere præcist kort, så det renser hurtigere og efterlader et minimum af oversete områder. Som du kan se, er der intet kritisk problem, når man arbejder med et spejl. Under alle omstændigheder er der måder at undgå unøjagtig kortlægning, såsom at påføre en beskyttende film på spejlet på lidarniveau for at forhindre sensorens usynlige infrarøde stråler i at reflekteres.

Med hensyn til holdbarheden af ​​selve laserafstandsmåleren, er robotter af høj kvalitet, som Roborock, udstyret med en pålidelig lidar, så de holder længe. Ingen er dog ansvarlige for ukendte kinesiske robotter, og i disse tilfælde er der en chance for, at navigationssystemet kan svigte hurtigere. Og glem ikke højden; tynde robotter med lidar er ikke tilgængelige, så dette er sandsynligvis den eneste væsentlige ulempe.

Kameraets kortlægningsnøjagtighed er en smule ringere, især i større områder på 100 kvadratmeter og derover. Disse robotter har også en tendens til at rengøre langsommere. Kameraet har dog mindre sandsynlighed for funktionsfejl og forstyrrer ikke robottens højde. Orienteringsproblemer i svagt lys kan opstå enten under en introduktionsgennemgang eller i modeller, hvor kameraet er mere en dummy end en rigtig navigationsenhed.

Så jeg vil sige, at robotstøvsugere med lidar er bedre til navigation, men ikke så meget, at jeg ikke bør overveje modeller med kameraer. Det er helt individuelt og afhænger i høj grad af den robotstøvsuger, du vælger.

Under alle omstændigheder er det bedste navigationssystem i 2020 et kombineret lidar- og kamerasystem. Du kan se en sammenligning af lidar- og lidar+kamerasystemer i vores video:

Det var alt fra mig. God shopping til alle!