Confronto tra la navigazione dei robot aspirapolvere: Lidar e telecamera

Un saluto a tutti i lettori del sito robovac.washerhouse.comIn questo articolo confronteremo i due tipi più accurati di navigazione per aspirapolvere robotico: basata su lidar e basata su telecamera. Questo tipo di navigazione è tipicamente presente nei modelli di fascia media e alta. Ciò è dovuto all'elevato costo dei sensori stessi. Alcuni marchi utilizzano esclusivamente telecamere nei loro modelli di punta, mentre altri utilizzano esclusivamente lidar. Ora confronteremo questi due sistemi testando i sistemi di navigazione dei modelli di fascia alta. iRobot Roomba i7+ E Roborock S5 MaxCerchiamo quindi di capire qual è la soluzione migliore: il lidar o la telecamera per la navigazione.

Brevemente sulla navigazione

Per prima cosa, rivediamo brevemente cos'è la navigazione di precisione basata su lidar e telecamera e quali sono le caratteristiche di questi due sistemi.

Il lidar negli aspirapolvere robot è montato sulla parte superiore del corpo. È una sorta di "torretta" con un telemetro laser rotante al suo interno, noto anche come sensore LDS.

Questo telemetro laser ruota di 360 gradi ad alta velocità, scansionando gli oggetti circostanti, calcolandone le distanze e creando una mappa accurata della stanza.

I vantaggi del lidar includono la stessa precisione di navigazione a qualsiasi livello di illuminazione, ovvero sia di giorno che di notte. Inoltre, la tecnologia di scansione laser è più precisa. Gli svantaggi includono guasti più frequenti del lidar dovuti al meccanismo di rotazione, nonché problemi di scansione di superfici riflettenti. Questo potrebbe includere ante a specchio in una stanza o gambe cromate di sedie. Inoltre, il più delle volte aspirapolvere robot con lidar Raggiungono i 10 cm di altezza grazie alla torretta posta sulla parte superiore, per cui la manovrabilità dei robot sotto i mobili è inferiore a quella dei modelli piatti.

La telecamera, a sua volta, è un sistema di navigazione visiva. Una mappa della stanza viene costruita leggendo ed elaborando le immagini provenienti dalla telecamera. La telecamera scansiona il soffitto, scattando più immagini e utilizzando questi dati per creare una planimetria delle stanze.

La navigazione basata su telecamera è più affidabile in termini di durata e leggermente meno costosa. Inoltre, la telecamera non aumenta l'altezza del robot aspirapolvere; alcuni modelli sono alti solo 7-8 cm, consentendo al robot di muoversi sotto i mobili bassi.

Svantaggi della navigazione visiva: in condizioni di scarsa illuminazione o in aree scarsamente illuminate, la telecamera semplicemente "diventa cieca". Inoltre, la precisione della navigazione visiva è sempre inferiore alla scansione laser, soprattutto se il soffitto non presenta segnali visivi chiave che il robot possa utilizzare.

Successivamente, confronteremo la tecnologia lidar e quella delle telecamere in identiche condizioni reali per vedere quale tipo di navigazione consente agli aspirapolvere robotici di funzionare meglio.

Confronto n. 1 – Unità introduttiva

Per testare la navigazione dei robot nel modo più oggettivo possibile, abbiamo creato diversi ostacoli nella sala prove, ovvero:

1. Abbiamo installato un'anta a specchio per l'armadio.
2. Abbiamo creato una zona buia tra il muro e il divano.
3. Abbiamo posizionato una sedia, dei giocattoli per bambini e una scatola come ostacoli sul percorso dei robot. Abbiamo anche aggiunto un peso alla scatola per impedirle di muoversi anche se leggermente toccata dal robot.

Il test stesso è mostrato nel video, ti consigliamo di guardarlo:

Di conseguenza, è emerso che:

1. L'iRobot Roomba i7+ ha spostato leggermente tutti gli oggetti sul suo percorso, pulendo solo attorno a una delle gambe della sedia, e ha praticamente coperto l'intera area accessibile, anche due volte in alcune zone. Il robot ha impiegato poco più di 10 minuti per completare la sua corsa introduttiva. Questa volta, il robot ha attraversato l'area buia tra il muro e il divano senza problemi, ma durante un test, si è un po' confuso nell'oscurità.
2. Il Roborock S5 Max, con navigazione basata su Lidar, è molto più delicato sugli oggetti, colpendo solo un giocattolo. Ha anche percorso ogni gamba della sedia e ha coperto l'intera area accessibile due volte, dividendo la stanza in zone. Non ha avuto problemi a muoversi al buio, ma il robot aspirapolvere ha identificato la porta a specchio come un'estensione della stanza, a cui non poteva accedere. Tuttavia, questo non ha influito sulle prestazioni di pulizia dell'intera area accessibile; ha semplicemente creato una parte inesistente della mappa. Il robot non ha colpito lo specchio e ha tentato di attraversarlo. La guida introduttiva ha richiesto 19 minuti, ma il robot ha creato una mappa più accurata.

Confronto n. 2: muoversi con una mappa salvata

Ora vediamo come cambia l'algoritmo di movimento dei robot dopo aver creato una mappa della stanza e averla salvata in memoria. Abbiamo anche aggiunto la possibilità di impostare zone vietate sulla mappa; aggiungeremo una zona alla volta e testeremo come i robot reagiscono a queste zone. Tutto è chiaramente dimostrato nel video qui sopra.

L'iRobot Roomba i7+ pulisce zona per zona seguendo uno schema a serpentina. Non ha pulito intorno alle gambe delle sedie, non ha avuto problemi di navigazione nell'area buia e ha riconosciuto la zona vietata senza entrarci. Una singola pulizia ha richiesto circa 12 minuti.

Per quanto riguarda il Roborock S5 Max, l'algoritmo di movimento è cambiato. Il robot ha prima percorso l'intera area accessibile lungo il perimetro, per poi iniziare a pulire con un unico movimento a serpentina. Ha pulito attorno a tutte le gambe delle sedie, sfiorando appena gli ostacoli ed evitando l'area vietata.

Un'altra osservazione: l'iRobot Roomba i7+ ha effettuato una sola passata dietro il divano, mentre il Roborock S5 Max ha effettuato due passate avanti e indietro nella stessa area, pulendo così più a fondo l'area più stretta. Dopodiché, il robot ha effettuato una seconda passata sull'intera area ed è tornato alla base. Ci sono voluti poco più di 18 minuti, ma anche in questo caso ha coperto un'area più ampia.

Confronto n. 3 – Orientamento in uno spazio multi-room

Infine, vorrei confrontare il modo in cui i robot aspirapolvere basati su LiDAR e telecamera mappano l'intera casa e quanto tempo impiegano per pulire quell'area. Nel nostro caso, si tratta di cinque stanze con una superficie totale di circa 40 metri quadrati. L'area di pulizia effettiva è di circa 35 metri quadrati.

La telecamera dell'iRobot ha calcolato una superficie di 27 metri quadrati, sebbene l'area effettiva sia di circa 35 metri quadrati. Tuttavia, la precisione del calcolo è elevata e la geometria corrisponde all'ambiente domestico reale. Il robot pulisce quest'area in un'unica passata in circa 50-55 minuti, fermandosi nelle aree particolarmente sporche rilevate dal suo sensore ottico.

Il lidar di Roborock ha creato una stanza con la stessa geometria, ma ha calcolato l'area con maggiore precisione, a 34 metri quadrati, quasi identica alla superficie effettiva. Inoltre, ha impiegato solo 31 minuti per pulire l'intera area, il che è significativamente più veloce.

In definitiva, il lidar produce una mappa più accurata e consente di attraversare più velocemente l'intera area accessibile in presenza di più stanze. Inoltre, nel nostro caso, il robot dotato di lidar ha attraversato in modo più approfondito le aree problematiche, come l'area tra le gambe della sedia e lo spazio stretto e buio dietro il divano. I robot dotati di lidar assicurano anche un contatto più morbido con gli oggetti, riducendone la frequenza di impatto sui paraurti.

A proposito, è importante notare che dopo diversi passaggi robot con una telecamera, soprattutto se lo si accende in diversi momenti della giornata con diversi livelli di illuminazione nelle stanze, il percorso di navigazione del robot verrà sviluppato automaticamente e, anche di notte, sarà in grado di coprire l'intera area disponibile senza lasciare aree non pulite. Pertanto, iRobot Roomba i7+ potrebbe riscontrare problemi di navigazione in aree scarsamente illuminate solo durante un test drive. Questo problema verrà risolto in seguito.

Riassumiamo

In conclusione, evidenziamo le caratteristiche degli aspirapolvere robotizzati con navigazione precisa basata su lidar e telecamera.

In ogni caso, entrambi i tipi di navigazione consentono una mappatura precisa della stanza e massimizzano l'efficienza della pulizia robotica. I robot confrontati possono memorizzare più mappe di pulizia, il che è utile per le case a due piani. Supportano anche la pulizia dopo la ricarica, la suddivisione in zone per la pulizia programmata stanza per stanza e la possibilità di impostare sulla mappa zone vietate e zone di pulizia.

Allo stesso tempo, il lidar crea una mappa più accurata, quindi pulisce più velocemente e lascia un minimo di aree mancanti. Come potete vedere, non ci sono problemi critici quando si lavora con uno specchio. In ogni caso, ci sono modi per evitare una mappatura imprecisa, come applicare una pellicola protettiva allo specchio a livello del lidar per impedire che i raggi infrarossi invisibili del sensore si riflettano.

Per quanto riguarda la durata del telemetro laser, i robot di alta qualità, come Roborock, sono dotati di un lidar affidabile, quindi dureranno a lungo. Tuttavia, nessuno è responsabile per i robot cinesi sconosciuti e, in questi casi, c'è il rischio che il sistema di navigazione si guasti prima. E non dimenticate l'altezza: non sono disponibili robot sottili con lidar, quindi questo è probabilmente l'unico svantaggio significativo.

La precisione di mappatura della telecamera è leggermente inferiore, soprattutto in aree più grandi, di 100 metri quadrati e oltre. Questi robot tendono anche a pulire più lentamente. Tuttavia, la telecamera ha meno probabilità di malfunzionamenti e non interferisce con l'altezza del robot. Problemi di orientamento in condizioni di scarsa illuminazione possono verificarsi durante una fase di familiarizzazione o in modelli in cui la telecamera è più un dispositivo fittizio che un vero e proprio dispositivo di navigazione.

Quindi, direi che i robot aspirapolvere con Lidar sono migliori nella navigazione, ma non al punto da non considerare i modelli con telecamera. È una questione soggettiva e dipende in gran parte dal robot aspirapolvere che si sceglie.

In ogni caso, nel 2020, il miglior sistema di navigazione è un sistema combinato lidar e telecamera. Potete vedere un confronto tra i sistemi lidar e lidar+telecamera nel nostro video:

Da parte mia è tutto. Buono shopping a tutti!