Robotti-imurin navigoinnin vertailu: Lidar vs. kamera

Tervehdys kaikille sivuston lukijoille robovac.washerhouse.comTässä artikkelissa vertailemme kahta tarkinta robotti-imurinavigoinnin tyyppiä: lidar-pohjaista ja kamerapohjaista. Tämän tyyppistä navigointia löytyy tyypillisesti keski- ja premium-malleista. Tämä johtuu itse antureiden korkeasta hinnasta. Jotkut tuotemerkit käyttävät lippulaivamalleissaan yksinomaan kameroita, kun taas toiset käyttävät yksinomaan lidaria. Vertaamme nyt näitä kahta testaamalla huippumallien navigointijärjestelmiä. iRobot Roomba i7+ Ja Roborock S5 MaxJoten selvitetään kumpi on parempi: lidar vai kamera navigointia varten.

Lyhyesti navigoinnista

Tarkastellaan ensin lyhyesti, mitä lidariin ja kameraan perustuva tarkkuusnavigointi on ja mitä ominaisuuksia näillä kahdella järjestelmällä on.

Robotti-imureiden lidar on asennettu rungon päälle. Se on eräänlainen "torni", jonka sisällä on pyörivä laseretäisyysmittari, joka tunnetaan myös nimellä LDS-anturi.

Tämä laseretäisyysmittari pyörii 360 astetta suurella nopeudella, skannaa ympärillään olevia esineitä, laskee niiden etäisyydet ja luo tarkan kartan huoneesta.

Lidarin etuihin kuuluu yhtäläinen navigointitarkkuus kaikissa valaistustasoissa, eli sekä päivällä että yöllä. Lisäksi laserskannaustekniikka on tarkempaa. Haittoihin kuuluvat lidarin useammin esiintyvät viat pyörivän mekanismin vuoksi sekä heijastavien pintojen skannausongelmat. Näitä voivat olla esimerkiksi huoneen peilimäiset kaapinovet tai kromiset tuolinjalat. Lisäksi useimmiten robottipölynimurit lidarilla Ne saavuttavat 10 cm korkeuden yläosassa olevan tornin ansiosta, ja siksi robottien ohjattavuus huonekalujen alla on heikompi kuin litteiden mallien.

Kamera puolestaan ​​on visuaalinen navigointijärjestelmä. Huoneen kartta rakennetaan lukemalla ja käsittelemällä kameran kuvia. Se skannaa kattoa, ottaa useita kuvia ja käyttää näitä tietoja huoneiden pohjapiirroksen luomiseen.

Kamerapohjainen navigointi on luotettavampi kameran kestävyyden kannalta ja hieman halvempi. Lisäksi kamera ei lisää robotti-imurin korkeutta; jotkut mallit ovat vain 7–8 cm korkeita, minkä ansiosta robotti voi navigoida matalien huonekalujen alla.

Visuaalisen navigoinnin haitat: hämärässä tai hämärästi valaistuilla alueilla kamera yksinkertaisesti "sokeutuu". Lisäksi visuaalisen navigoinnin tarkkuus on aina laserskannausta heikompi, varsinkin jos katosta puuttuu robotin kannalta keskeisiä visuaalisia vihjeitä.

Seuraavaksi vertaamme lidar- ja kamerateknologiaa identtisissä todellisissa olosuhteissa nähdäksemme, kumpi navigointityyppi auttaa robottipölynimureita suoriutumaan paremmin.

Vertailu nro 1 – Johdantoajo

Jotta robottien navigointia voitaisiin testata mahdollisimman objektiivisesti, loimme testihuoneeseen useita esteitä, nimittäin:

1. Asensimme vaatekaappiin peilioven.
2. Loimme pimeän alueen seinän ja sohvan väliin.
3. Asetimme tuolin, lasten leluja ja laatikon esteiksi robottien tielle. Lisäsimme laatikkoon myös painon estääksemme sitä liikkumasta, vaikka robotti koskettaisi sitä kevyesti.

Itse testi näkyy videossa, suosittelemme katsomaan sen:

Seurauksena kävi ilmi, että:

1. iRobot Roomba i7+ siirsi hieman kaikkia tiellään olevia esineitä siivoten vain yhden tuolin jalan ympäriltä ja peitti käytännössä koko saavutettavan alueen, jopa kahdesti joillakin alueilla. Robotilta kesti hieman yli 10 minuuttia tutustua testiin. Tällä kertaa robotti navigoi seinän ja sohvan välisen pimeän alueen ongelmitta, mutta yhden testin aikana se hieman hämmentyi pimeydessä.
2. Lidar-pohjaisella navigoinnilla varustettu Roborock S5 Max on paljon hellävaraisempi esineille osumalla vain yhteen leluun. Se myös kiersi jokaisen tuolin jalan ja peitti koko saavutettavan alueen kahdesti jakaen huoneen vyöhykkeisiin. Sillä ei ollut vaikeuksia navigoida pimeässä, mutta robotti-imuri tunnisti peilioven huoneen jatkeeksi, johon se ei päässyt. Tämä ei kuitenkaan vaikuttanut koko saavutettavan alueen puhdistustehoon; se vain loi olemattoman osan kartasta. Robotti ei osunut itse peiliin ja yritti navigoida sen läpi. Esittelyajo kesti 19 minuuttia, mutta robotti loi tarkemman kartan.

Vertailu nro 2 – Liikkuminen tallennetun kartan avulla

Katsotaanpa nyt, miten robottien liikkumisalgoritmi muuttuu sen jälkeen, kun ne ovat rakentaneet huoneen kartan ja tallentaneet sen muistiin. Olemme myös lisänneet mahdollisuuden asettaa kartalle kiellettyjä alueita; lisäämme yhden alueen kerrallaan ja testaamme, miten robotit reagoivat niihin. Kaikki on esitetty selvästi yllä olevassa videossa.

iRobot Roomba i7+ siivoaa vyöhyke vyöhykkeeltä serpentiinikuviota pitkin. Se ei siivonnut tuolin jalkojen ympäriltä, ​​ei aiheuttanut navigointiongelmia pimeällä alueella ja tunnisti kiellettyjen alueiden menemättä sinne. Yksi siivous kesti noin 12 minuuttia.

Roborock S5 Maxin osalta liikealgoritmi on muuttunut. Robotti liikkui ensin koko saavutettavan alueen ympäri kehän reunaa pitkin ja aloitti sitten siivoamisen yhdellä serpentiinimäisellä liikkeellä. Se siivosi kaikkien tuolin jalkojen ympäriltä, ​​tuskin koskettaen esteitä ja välttäen rajoitettua aluetta.

Toinen havainto: iRobot Roomba i7+ imuroi sohvan takana vain yhden kerran, kun taas Roborock S5 Max imuroi samalla alueella kaksi kertaa edestakaisin, eli se siivosi kapeamman alueen perusteellisemmin. Tämän jälkeen robotti imuroi toisen kerran koko alueen yli ja palasi tukikohtaansa. Imurointi kesti hieman yli 18 minuuttia, mutta jälleen kerran se imuroi suuremman alueen.

Vertailu nro 3 – Suuntautuminen monihuonetilassa

Lopuksi haluaisin vertailla, miten lidar- ja kamerapohjaiset robotti-imurit kartoittavat koko talon ja kuinka kauan niiltä kestää puhdistaa kyseinen alue. Meidän tapauksessamme kyseessä on viisi huonetta, joiden kokonaispinta-ala on noin 40 neliömetriä. Tehokas puhdistusala on noin 35 neliömetriä.

IRobotin kamera laski pinta-alaksi 27 neliömetriä, vaikka todellinen pinta-ala on noin 35 neliömetriä. Laskelman tarkkuus on kuitenkin korkea, ja geometria vastaa todellista kodin ympäristöä. Robotti puhdistaa tämän alueen yhdellä pyyhkäisyllä noin 50–55 minuutissa pysähtyen optisen anturinsa havaitsemiin erityisen likaisiin alueisiin.

Roborockin lidar loi huoneen samalla geometrialla, mutta laski pinta-alan tarkemmin, 34 neliömetriksi, mikä on lähes identtinen todellisen pinta-alan kanssa. Lisäksi koko alueen puhdistamiseen kului vain 31 minuuttia, mikä on huomattavasti nopeampaa.

Viime kädessä lidar tuottaa tarkemman kartan ja mahdollistaa koko saavutettavan alueen nopeamman läpikäymisen, jos huoneita on useita. Lisäksi tapauksessamme lidarilla varustettu robotti kulki ongelmalliset alueet perusteellisemmin, kuten tuolin jalkojen välisen alueen ja sohvan takana olevan kapean, pimeän tilan. Lidarilla varustetut robotit myös osuvat esineisiin pehmeämmin, minkä seurauksena ne osuvat puskuriinsa harvemmin.

Muuten, on tärkeää huomata, että useiden läpikulkujen jälkeen robotti, jossa on kameraErityisesti jos käynnistät sen eri vuorokaudenaikoina huoneiden vaihtelevien valaistustasojen kanssa, robotin navigointikuvio kehittyy automaattisesti, ja se pystyy kattamaan koko käytettävissä olevan alueen jopa yöllä jättämättä puhdistamattomia alueita. Joten iRobot Roomba i7+:ssa saattaa esiintyä navigointiongelmia hämärästi valaistuilla alueilla vain koeajon aikana. Tämä ongelma ratkaistaan ​​myöhemmin.

Yhteenvetona

Lopuksi korostetaan robottipölynimureiden ominaisuuksia, joissa on tarkka lidariin ja kameraan perustuva navigointi.

Joka tapauksessa molemmat navigointityypit mahdollistavat huoneen tarkan kartoituksen ja maksimoivat robottisiivouksen tehokkuuden. Vertaillut robotit voivat tallentaa useita siivouskarttoja muistiinsa, mikä on hyödyllistä kaksikerroksisissa kodeissa. Ne tukevat myös siivousta latauksen jälkeen, huoneiden vyöhykkeistämistä ajastettua huonekohtaista siivousta varten sekä mahdollisuutta asettaa ei-mennä- ja siivousalueita kartalle.

Samalla lidar luo tarkemman kartan, joten se puhdistaa nopeammin ja jättää mahdollisimman vähän käsittelemättömiä alueita. Kuten näette, peilin kanssa työskennellessä ei ole kriittistä ongelmaa. Joka tapauksessa on olemassa tapoja välttää epätarkka kartoitus, kuten suojakalvon levittäminen peiliin lidar-tasolla estäen anturin näkymättömien infrapunasäteiden heijastumisen.

Laseetäisyysmittarin kestävyyden osalta korkealaatuiset robotit, kuten Roborock, on varustettu luotettavalla lidarilla, joten ne kestävät pitkään. Kukaan ei kuitenkaan ole vastuussa tuntemattomista kiinalaisista roboteista, ja näissä tapauksissa on mahdollista, että navigointijärjestelmä pettää aikaisemmin. Eikä pidä unohtaa korkeutta; ohuita lidarilla varustettuja robotteja ei ole saatavilla, joten tämä on luultavasti ainoa merkittävä haittapuoli.

Kameran kartoitustarkkuus on hieman heikompi, etenkin yli 100 neliömetrin alueilla. Nämä robotit myös siivoavat yleensä hitaammin. Kameran toimintahäiriöt ovat kuitenkin epätodennäköisempiä, eikä se häiritse robotin korkeutta. Suuntautumisongelmia hämärässä voi esiintyä joko tutustumiskierroksen aikana tai malleissa, joissa kamera on enemmänkin malli kuin oikea navigointilaite.

Joten sanoisin, että lidarilla varustetut robotti-imurit ovat parempia navigoinnissa, mutta eivät niin paljon, etten harkitsisi kamerallisia malleja. Se on kaikki yksilöllistä ja riippuu pitkälti valitsemastasi robotti-imurista.

Joka tapauksessa vuonna 2020 paras navigointijärjestelmä on yhdistetty lidar- ja kamerajärjestelmä. Voit katsoa lidar- ja lidar+kamerajärjestelmien vertailun videostamme:

Se oli kaikki minulta. Hyviä ostoksia kaikille!