Comparación de navegación con robots aspiradores: Lidar vs. cámara

Saludos a todos los lectores del sitio. robovac.washerhouse.comEn este artículo, compararemos los dos tipos más precisos de navegación para aspiradoras robóticas: la basada en lidar y la basada en cámara. Este tipo de navegación se suele encontrar en modelos de gama media y alta. Esto se debe al elevado coste de los sensores. Algunas marcas utilizan exclusivamente cámaras en sus modelos estrella, mientras que otras utilizan exclusivamente lidar. A continuación, compararemos ambos sistemas probando los sistemas de navegación de los modelos de gama alta. iRobot Roomba i7+ Y Roborock S5 MaxEntonces, veamos qué es mejor: lidar o cámara para navegación.

Brevemente sobre la navegación

Repasemos primero brevemente qué es la navegación de precisión basada en lidar y cámara, y qué características tienen estos dos sistemas.

El lidar de las aspiradoras robóticas está montado en la parte superior del cuerpo. Es una especie de "torreta" con un telémetro láser giratorio en su interior, también conocido como sensor LDS.

Este telémetro láser gira 360 grados a alta velocidad, escaneando los objetos que lo rodean, calculando las distancias hasta ellos y creando un mapa preciso de la habitación.

Las ventajas del lidar incluyen la misma precisión de navegación con cualquier nivel de iluminación, es decir, tanto de día como de noche. Además, la tecnología de escaneo láser es más precisa. Las desventajas incluyen fallas más frecuentes del lidar debido al mecanismo giratorio, así como problemas al escanear superficies reflectantes. Esto podría incluir puertas de armario con espejo en una habitación o patas cromadas de sillas. Además, la mayoría de las veces... aspiradoras robóticas con lidar Alcanzan los 10 cm de altura debido a la torreta situada en la parte superior, por lo que la maniobrabilidad de los robots debajo de los muebles es inferior a la de los modelos planos.

La cámara, a su vez, es un sistema de navegación visual. Se construye un mapa de la habitación leyendo y procesando las imágenes de la cámara. Escanea el techo, toma múltiples imágenes y utiliza estos datos para crear un plano de las habitaciones.

La navegación con cámara es más fiable en cuanto a su durabilidad y ligeramente más económica. Además, la cámara no aumenta la altura del robot aspirador; algunos modelos solo miden 7-8 cm, lo que permite al robot navegar bajo muebles bajos.

Desventajas de la navegación visual: en zonas con poca luz, la cámara simplemente se queda ciega. Además, la precisión de la navegación visual siempre es inferior a la del escaneo láser, especialmente si el techo carece de señales visuales clave que el robot pueda utilizar.

A continuación, compararemos la tecnología lidar y de cámara en condiciones reales idénticas para ver qué tipo de navegación ayuda a que las aspiradoras robóticas funcionen mejor.

Comparación n.° 1: conducción introductoria

Para probar la navegación de los robots de la forma más objetiva posible, creamos varios obstáculos en la sala de pruebas, a saber:

1. Instalamos una puerta de armario con espejo.
2. Creamos una zona oscura entre la pared y el sofá.
3. Colocamos una silla, juguetes para niños y una caja como obstáculos en el camino de los robots. También añadimos un peso a la caja para evitar que se moviera incluso al ser tocada ligeramente por el robot.

La prueba en sí se muestra en el vídeo, recomendamos verlo:

Como resultado, resultó que:

1. El iRobot Roomba i7+ movió ligeramente todos los objetos a su paso, limpiando solo alrededor de una de las patas de la silla, y cubrió prácticamente toda el área accesible, incluso dos veces en algunas zonas. El robot tardó poco más de 10 minutos en completar su recorrido de prueba. Esta vez, el robot recorrió la zona oscura entre la pared y el sofá sin problemas, pero durante una prueba, se confundió un poco en la oscuridad.
2. El Roborock S5 Max, con navegación basada en lidar, es mucho más cuidadoso con los objetos, ya que solo roza un juguete. Además, rodeó cada pata de la silla y cubrió toda el área accesible dos veces, dividiendo la habitación en zonas. No tuvo problemas para navegar en la oscuridad, pero el robot aspirador identificó la puerta con espejo como una extensión de la habitación, a la que no pudo acceder. Sin embargo, esto no afectó la capacidad de limpieza de toda el área accesible; simplemente creó una parte inexistente del mapa. El robot no rozó el espejo e intentó navegar a través de él. El recorrido de prueba duró 19 minutos, pero el robot creó un mapa más preciso.

Comparación n.° 2: Moverse con un mapa guardado

Ahora veamos cómo cambia el algoritmo de movimiento de los robots tras crear un mapa de la habitación y guardarlo en la memoria. También hemos añadido la posibilidad de establecer zonas de exclusión en el mapa; añadiremos una zona a la vez y probaremos cómo responden los robots. Todo se muestra claramente en el vídeo de arriba.

El iRobot Roomba i7+ limpia zona por zona siguiendo un patrón serpenteante. No limpió alrededor de las patas de la silla, no tuvo problemas de navegación en la zona oscura y reconoció la zona prohibida sin entrar en ella. Una sola limpieza tardó unos 12 minutos.

En cuanto al Roborock S5 Max, el algoritmo de movimiento ha cambiado. El robot primero recorrió toda el área accesible a lo largo del perímetro y luego comenzó a limpiar con un solo movimiento serpenteante. Limpió alrededor de todas las patas de la silla, sin apenas tocar ningún obstáculo y evitando la zona restringida.

Otra observación: el iRobot Roomba i7+ solo realizó una pasada unidireccional detrás del sofá, mientras que el Roborock S5 Max realizó dos pasadas de ida y vuelta dentro de la misma área, lo que significa que limpió la zona más estrecha con mayor profundidad. Después, el robot realizó una segunda pasada por toda el área y regresó a su base. Tardó poco más de 18 minutos, pero, de nuevo, cubrió un área más amplia.

Comparación n.° 3: Orientación en un espacio con varias habitaciones

Finalmente, me gustaría comparar cómo las aspiradoras robot con tecnología lidar y cámara mapean toda la casa y cuánto tardan en limpiar esa zona. En nuestro caso, son cinco habitaciones con una superficie total de unos 40 metros cuadrados. El área de limpieza efectiva es de unos 35 metros cuadrados.

La cámara del iRobot calculó una superficie de 27 metros cuadrados, aunque la superficie real es de aproximadamente 35 metros cuadrados. Sin embargo, la precisión del cálculo es alta y la geometría se ajusta al entorno doméstico real. El robot limpia esta área en una sola pasada en aproximadamente 50-55 minutos, deteniéndose en las zonas especialmente sucias detectadas por su sensor óptico.

El lidar de Roborock creó una habitación con la misma geometría, pero calculó el área con mayor precisión: 34 metros cuadrados, casi idéntica al área real. Además, solo necesitó 31 minutos para limpiar toda el área, lo cual es significativamente más rápido.

En definitiva, el lidar produce un mapa más preciso y permite recorrer con mayor rapidez toda el área accesible si hay varias habitaciones. Además, en nuestro caso, el robot equipado con lidar recorrió zonas problemáticas con mayor precisión, como el espacio entre las patas de la silla y el espacio estrecho y oscuro detrás del sofá. Los robots equipados con lidar también tienen un contacto más suave con los objetos, lo que hace que estos choquen con menos frecuencia contra sus parachoques.

Por cierto, es importante señalar que después de varias pasadas robot con cámaraEspecialmente si lo enciende a diferentes horas del día con distintos niveles de iluminación en las habitaciones, el patrón de navegación del robot se desarrollará automáticamente e, incluso de noche, podrá cubrir toda el área disponible sin dejar ninguna zona sin limpiar. Por lo tanto, el iRobot Roomba i7+ podría tener problemas de navegación en zonas con poca luz solo durante una prueba de manejo. Este problema se resolverá más adelante.

Resumámoslo

Para concluir, destaquemos las características de los robots aspiradores con navegación precisa basada en lidar y cámara.

En cualquier caso, ambos tipos de navegación permiten un mapeo preciso de la habitación y maximizan la eficiencia de la limpieza robótica. Los robots comparados pueden almacenar múltiples mapas de limpieza en su memoria, lo cual resulta útil para casas de dos plantas. También permiten la limpieza después de la recarga, la zonificación de habitaciones para una limpieza programada habitación por habitación y la posibilidad de establecer zonas de limpieza y zonas prohibidas en el mapa.

Al mismo tiempo, el lidar crea un mapa más preciso, por lo que limpia más rápido y minimiza las áreas omitidas. Como puede ver, no hay ningún problema crítico al trabajar con un espejo. En cualquier caso, existen maneras de evitar un mapeo impreciso, como aplicar una película protectora al espejo a la altura del lidar para evitar que los rayos infrarrojos invisibles del sensor se reflejen.

En cuanto a la durabilidad del telémetro láser, los robots de alta calidad, como Roborock, están equipados con un lidar fiable, lo que les garantiza una larga vida útil. Sin embargo, nadie se responsabiliza de los robots chinos desconocidos, y en estos casos, existe la posibilidad de que el sistema de navegación falle antes. Y no olvidemos la altura; no existen robots delgados con lidar, así que este es probablemente el único inconveniente significativo.

La precisión de mapeo de la cámara es ligeramente inferior, especialmente en áreas de 100 metros cuadrados o más. Estos robots también tienden a limpiar más lentamente. Sin embargo, la cámara tiene menos probabilidades de fallar y no interfiere con la altura del robot. Pueden surgir problemas de orientación con poca luz, ya sea durante un recorrido de familiarización o en modelos donde la cámara es más una simulación que un dispositivo de navegación real.

Diría que las aspiradoras robot con lidar son mejores para la navegación, pero no tanto como para descartar modelos con cámara. Todo depende de cada persona y, en gran medida, del robot aspirador que elijas.

En cualquier caso, en 2020, el mejor sistema de navegación es un sistema combinado de lidar y cámara. Puedes ver una comparación entre los sistemas lidar y lidar+cámara en nuestro vídeo:

Eso es todo por mi parte. ¡Felices compras a todos!