השוואה בין ניווט לוואקום רובוטי: לידאר לעומת מצלמה

שלום רב לכל קוראי האתר robovac.washerhouse.comבמאמר זה נשווה בין שני סוגי הניווט המדויקים ביותר באמצעות שואב אבק רובוטי: מבוסס לידאר ומבוסס מצלמה. סוג זה של ניווט נמצא בדרך כלל בדגמים במחירים בינוניים ויקרים. זאת בשל העלות הגבוהה של החיישנים עצמם. חלק מהמותגים משתמשים אך ורק במצלמות בדגמי הדגל שלהם, בעוד שאחרים משתמשים אך ורק בלידר. כעת נשווה בין השניים על ידי בדיקת מערכות הניווט של דגמים מובילים. iRobot Roomba i7+ ו רובורוק S5 מקסאז בואו נגלה מה עדיף: לידאר או מצלמה לניווט.

בקצרה על ניווט

בואו נסקור תחילה בקצרה מהו ניווט מדויק המבוסס על לידאר ומצלמה, ואילו תכונות יש לשתי המערכות הללו.

הלידר בשואבי אבק רובוטיים מותקן על גבי הגוף. זהו מעין "צריח" שבתוכו מד טווח לייזר מסתובב, המכונה גם חיישן LDS.

מד טווח לייזר זה מסתובב 360 מעלות במהירות גבוהה, סורק עצמים סביבו, מחשב מרחקים אליהם ויוצר מפה מדויקת של החדר.

יתרונות הלידר כוללים דיוק ניווט שווה בכל רמת תאורה, כלומר, גם ביום וגם בלילה. יתר על כן, טכנולוגיית סריקת הלייזר מדויקת יותר. החסרונות כוללים תקלות תכופות יותר בלידר עקב מנגנון הסיבוב, כמו גם בעיות בסריקת משטחים מחזירי אור. זה יכול לכלול דלתות ארון עם מראות בחדר או רגלי כיסא כרום. יתר על כן, לרוב... שואבי אבק רובוטיים עם לידאר הם מגיעים לגובה של 10 ס"מ בזכות הצריח שבחלק העליון, ולכן יכולת התמרון של הרובוטים מתחת לרהיטים נחותה מזו של דגמים שטוחים.

המצלמה, בתורה, היא מערכת ניווט חזותית. מפה של החדר נבנית על ידי קריאה ועיבוד תמונות מהמצלמה. היא סורקת את התקרה, מצלמת תמונות מרובות ומשתמשת בנתונים אלה כדי ליצור תוכנית קומה של החדרים.

ניווט מבוסס מצלמה אמין יותר מבחינת עמידות המצלמה והוא מעט פחות יקר. יתר על כן, המצלמה אינה מגדילה את גובה שואב האבק הרובוטי; חלק מהדגמים הם בגובה של 7-8 ס"מ בלבד, מה שמאפשר לרובוט לנווט מתחת לרהיטים נמוכים.

חסרונות של ניווט חזותי: באזורים עם תאורה חלשה או מוארים באור עמום, המצלמה פשוט "מתעוורת". יתר על כן, דיוק הניווט החזותי תמיד נחות מסריקת לייזר, במיוחד אם בתקרה חסרים רמזים חזותיים מרכזיים לשימוש הרובוט.

בשלב הבא, נשווה את טכנולוגיית הלידר והמצלמה בתנאים זהים בעולם האמיתי כדי לראות איזה סוג של ניווט עוזר לשואבי אבק רובוטיים לתפקד טוב יותר.

השוואה מס' 1 - נהיגה מבוא

כדי לבחון את ניווט הרובוטים בצורה אובייקטיבית ככל האפשר, יצרנו מספר מכשולים בחדר הבדיקה, דהיינו:

1. התקנו דלת ארון בגדים עם מראה.
2. יצרנו אזור חשוך בין הקיר לספה.
3. הנחנו כיסא, צעצועי ילדים וקופסה שישמשו כמכשולים בדרכם של הרובוטים. הוספנו גם משקולת לקופסה כדי למנוע ממנה לזוז גם כאשר הרובוט נוגע בה קלות.

המבחן עצמו מוצג בסרטון, מומלץ לצפות בו:

כתוצאה מכך, התברר כי:

1. ה-iRobot Roomba i7+ הזיז מעט את כל החפצים בדרכו, תוך ניקוי רק סביב אחת מרגלי הכיסא, וכיסה למעשה את כל האזור הנגיש, אפילו פעמיים באזורים מסוימים. לרובוט לקח קצת יותר מ-10 דקות להשלים את הריצה הראשונית שלו. הפעם, הרובוט ניווט באזור החשוך בין הקיר לספה ללא בעיה, אך במהלך בדיקה אחת, הוא התבלבל מעט בחושך.
2. ה-Roborock S5 Max, עם ניווט מבוסס לידאר, עדין הרבה יותר לחפצים, ופוגע רק בצעצוע אחד. הוא גם הקיף כל רגל של כיסא וכיסה את כל האזור הנגיש פעמיים, תוך שהוא מחלק את החדר לאזורים. לא התקשתה לנווט בחושך, אך שואב האבק הרובוטי זיהה את דלת המראה כהרחבה של החדר, אליה לא יכל לגשת. עם זאת, הדבר לא השפיע על ביצועי הניקוי של כל האזור הנגיש; הוא פשוט יצר חלק לא קיים במפה. הרובוט לא פגע במראה עצמו וניסה לנווט דרכה. הנסיעה הראשונית ארכה 19 דקות, אך הרובוט יצר מפה מדויקת יותר.

השוואה מס' 2 – תנועה עם מפה שמורה

עכשיו בואו נראה כיצד אלגוריתם התנועה של הרובוטים משתנה לאחר שהם בנו מפה של החדר ושמרו אותה בזיכרון. הוספנו גם את היכולת להגדיר אזורים אסורים במפה; נוסיף אזור אחד בכל פעם ונבדוק כיצד הרובוטים מגיבים אליהם. הכל מודגם בבירור בסרטון למעלה.

ה-iRobot Roomba i7+ מנקה אזור אחר אזור בתבנית מתפתלת. הוא לא ניקה סביב רגלי הכיסא, לא היו לו בעיות ניווט באזור החשוך, וזיהה את האזור האסור להיכנס אליו מבלי להיכנס אליו. ניקוי בודד ארך כ-12 דקות.

באשר ל-Roborock S5 Max, אלגוריתם התנועה השתנה. הרובוט נע תחילה סביב כל האזור הנגיש לאורך ההיקף, ולאחר מכן החל לנקות בתנועה אחת, מתפתלת. הוא ניקה סביב כל רגלי הכיסא, כמעט ולא נגע במכשולים, תוך הימנעות מהאזור המוגבל.

תצפית נוספת: הרובוט iRobot Roomba i7+ ביצע רק מעבר חד-סטרי מאחורי הספה, בעוד שהרובורוק S5 מקס ביצע שני מעברים הלוך ושוב באותו אזור, כלומר הוא ניקה את האזור הצר יותר בצורה יסודית יותר. לאחר מכן, הרובוט ביצע מעבר שני על פני כל האזור וחזר לבסיסו. זה לקח קצת יותר מ-18 דקות, אבל שוב, הוא כיסה שטח גדול יותר.

השוואה מס' 3 – התמצאות בחלל מרובה חדרים

ולבסוף, אני רוצה להשוות כיצד שואבי אבק רובוטיים מבוססי לידאר ומצלמה ממפים את כל הבית וכמה זמן לוקח להם לנקות את האזור הזה. במקרה שלנו, מדובר בחמישה חדרים בשטח כולל של כ-40 מטרים רבועים. שטח הניקוי האפקטיבי הוא כ-35 מטרים רבועים.

מצלמת ה-iRobot חישבה שטח פנים של 27 מ"ר, אם כי השטח בפועל הוא כ-35 מ"ר. עם זאת, דיוק החישוב גבוה, והגיאומטריה תואמת את סביבת הבית בפועל. הרובוט מנקה אזור זה במעבר אחד תוך כ-50-55 דקות, ועוצר באזורים מלוכלכים במיוחד שזוהו על ידי החיישן האופטי שלו.

הלידר של רובורוק יצר חדר בעל אותה גיאומטריה, אך חישב את השטח בצורה מדויקת יותר, ב-34 מ"ר, שזה כמעט זהה לשטח האמיתי. יתר על כן, הוא נזקק רק ל-31 דקות כדי לנקות את כל האזור, וזה מהיר משמעותית.

בסופו של דבר, לידאר מייצר מפה מדויקת יותר ומאפשר חצייה מהירה יותר של כל האזור הנגיש אם ישנם מספר חדרים. יתר על כן, הרובוט המצויד בלידר במקרה שלנו חצה אזורים בעייתיים בצורה יסודית יותר, כמו האזור שבין רגלי הכיסא והחלל הצר והחשוך שמאחורי הספה. רובוטים המצוידים בלידר גם יוצרים מגע רך יותר עם חפצים, מה שגורם להם לפגוע בפגושים שלהם בתדירות נמוכה יותר.

אגב, חשוב לציין שאחרי מספר מעברים רובוט עם מצלמה, במיוחד אם תפעילו אותו בשעות שונות של היום עם רמות תאורה משתנות בחדרים, דפוס הניווט של הרובוט ייווצר אוטומטית, ואפילו בלילה, הוא יוכל לכסות את כל השטח הזמין מבלי להשאיר אזורים לא נקיים. לכן, ה-iRobot Roomba i7+ עשוי להיתקל בבעיות ניווט באזורים מוארים באור עמום רק במהלך נסיעת מבחן. בעיה זו תיפתר בהמשך.

בואו נסכם את זה

לסיכום, בואו נדגיש את התכונות של שואבי אבק רובוטיים עם ניווט מדויק המבוסס על לידאר ומצלמה.

בכל מקרה, שני סוגי הניווט מאפשרים מיפוי מדויק של החדר וממקסמים את יעילות הניקוי הרובוטי. הרובוטים המושווים יכולים לאחסן מספר מפות ניקוי בזיכרון שלהם, דבר שימושי לבתים בני שתי קומות. הם גם תומכים בניקוי לאחר טעינה, חלוקה לאזורי חדרים לניקוי חדר אחר חדר, ויכולת להגדיר אזורים אסורים ואזורי ניקוי על המפה.

במקביל, לידאר יוצר מפה מדויקת יותר, כך שהוא מנקה מהר יותר ומשאיר מינימום אזורים שהוחמצו. כפי שניתן לראות, אין בעיה קריטית בעבודה עם מראה. בכל מקרה, ישנן דרכים להימנע ממיפוי לא מדויק, כגון מריחת שכבת מגן על המראה בגובה הלידר כדי למנוע השתקפות של קרני האינפרא אדום הבלתי נראות של החיישן.

בנוגע לעמידות של מד טווח הלייזר עצמו, רובוטים איכותיים, כמו רובורוק, מצוידים בלידר אמין, כך שהם יחזיקו מעמד זמן רב. עם זאת, איש אינו אחראי לרובוטים סינים לא ידועים, ובמקרים אלה, קיים סיכוי שמערכת הניווט עלולה להיכשל מוקדם יותר. ואל תשכחו את הגובה; רובוטים דקים עם לידאר אינם זמינים, כך שזה כנראה החיסרון המשמעותי היחיד.

דיוק המיפוי של המצלמה מעט נמוך יותר, במיוחד באזורים גדולים יותר של 100 מטרים רבועים ומעלה. רובוטים אלה נוטים גם לנקות לאט יותר. עם זאת, המצלמה פחות נוטה לתקול ואינה מפריעה לגובה הרובוט. בעיות התמצאות בתאורה חלשה עשויות להתרחש במהלך סיור היכרות או בדגמים שבהם המצלמה היא יותר דמה מאשר מכשיר ניווט אמיתי.

אז, הייתי אומר ששואבי אבק רובוטיים עם לידאר טובים יותר בניווט, אבל לא עד כדי כך שלא כדאי לי לשקול דגמים עם מצלמות. הכל אינדיבידואלי ותלוי במידה רבה בשואב האבק הרובוטי שתבחרו.

בכל מקרה, בשנת 2020, מערכת הניווט הטובה ביותר היא מערכת משולבת של לידאר ומצלמה. ניתן לראות השוואה בין מערכות לידאר ומערכות לידאר+מצלמה בסרטון שלנו:

זה הכל ממני. קניות מהנות לכולם!