Robota vakuuma navigācijas salīdzinājums: Lidars pret kameru

Sveicieni visiem vietnes lasītājiem robovac.washerhouse.comŠajā rakstā mēs salīdzināsim divus precīzākos robotizētās vakuuma navigācijas veidus: lidara un kameras navigāciju. Šāda veida navigācija parasti ir atrodama vidējas un augstas cenas modeļos. Tas ir saistīts ar pašu sensoru augstajām izmaksām. Daži zīmoli savos vadošajos modeļos izmanto tikai kameras, bet citi - tikai lidaru. Tagad mēs salīdzināsim šos divus, pārbaudot augstākās klases modeļu navigācijas sistēmas. iRobot Roomba i7+ Un Roborock S5 MaxTātad, izdomāsim, kas ir labāks: lidars vai kamera navigācijai.

Īsumā par navigāciju

Vispirms īsumā apskatīsim, kas ir precīzā navigācija, kuras pamatā ir lidars un kamera, un kādas ir šo divu sistēmu funkcijas.

Robotizēto putekļsūcēju lidars ir uzstādīts korpusa augšpusē. Tas ir sava veida "tornis" ar rotējošu lāzera tālmēru iekšpusē, kas pazīstams arī kā LDS sensors.

Šis lāzera tālmērs lielā ātrumā rotē par 360 grādiem, skenējot apkārtējos objektus, aprēķinot attālumus līdz tiem un izveidojot precīzu telpas karti.

Lidara priekšrocības ietver vienādu navigācijas precizitāti jebkurā apgaismojuma līmenī, t. i., gan dienā, gan naktī. Turklāt lāzerskenēšanas tehnoloģija ir precīzāka. Trūkumi ietver biežākas lidara kļūmes rotējošā mehānisma dēļ, kā arī problēmas, skenējot atstarojošas virsmas. Tas varētu ietvert spoguļotas skapīšu durvis telpā vai hromētas krēslu kājas. Turklāt visbiežāk... robotizētie putekļsūcēji ar lidaru Pateicoties tornītim augšpusē, tie sasniedz 10 cm augstumu, un tāpēc robotu manevrētspēja zem mēbelēm ir zemāka nekā plakanajiem modeļiem.

Savukārt kamera ir vizuāla navigācijas sistēma. Telpas karte tiek veidota, nolasot un apstrādājot attēlus no kameras. Tā skenē griestus, uzņemot vairākus attēlus, un izmanto šos datus, lai izveidotu telpu plānu.

Kameras navigācija ir uzticamāka kameras izturības ziņā un nedaudz lētāka. Turklāt kamera nepalielina robota putekļsūcēja augstumu; daži modeļi ir tikai 7–8 cm augsti, ļaujot robotam pārvietoties zem zemām mēbelēm.

Vizuālās navigācijas trūkumi: vājā apgaismojumā vai vāji apgaismotās vietās kamera vienkārši "kļūst akla". Turklāt vizuālās navigācijas precizitāte vienmēr ir zemāka par lāzerskenēšanu, īpaši, ja griestiem trūkst galveno vizuālo norāžu, ko robots varētu izmantot.

Tālāk mēs salīdzināsim lidāra un kameru tehnoloģijas identiskos reālos apstākļos, lai noskaidrotu, kurš navigācijas veids palīdz robotizētajiem putekļsūcējiem darboties labāk.

1. salīdzinājums — ievada brauciens

Lai pēc iespējas objektīvāk pārbaudītu robotu navigāciju, testa telpā izveidojām vairākus šķēršļus, proti:

1. Mēs uzstādījām skapja durvis ar spoguļstiklu.
2. Mēs izveidojām aptumšotu zonu starp sienu un dīvānu.
3. Mēs novietojām krēslu, bērnu rotaļlietas un kasti, lai tie kalpotu kā šķēršļi robotu ceļā. Mēs arī pievienojām kastei svaru, lai tā neizkustētos pat tad, kad robots tai viegli pieskaras.

Pats tests ir parādīts video, iesakām to noskatīties:

Rezultātā izrādījās, ka:

1. iRobot Roomba i7+ nedaudz pārvietoja visus objektus savā ceļā, tīrot tikai ap vienu no krēsla kājām, un būtībā noklāja visu pieejamo zonu, dažās vietās pat divas reizes. Robotam ievada skrējiena veikšanai bija nepieciešamas nedaudz vairāk kā 10 minūtes. Šoreiz robots bez problēmām pārvietojās aptumšotajā zonā starp sienu un dīvānu, taču viena testa laikā tas nedaudz apjuka tumsā.
2. Roborock S5 Max ar lidara navigāciju ir daudz saudzīgāks pret priekšmetiem, trāpot tikai vienai rotaļlietai. Tas arī apgāja katru krēsla kāju un divreiz pārklāja visu pieejamo zonu, sadalot telpu zonās. Tam nebija problēmu orientēties tumsā, taču robotizētais putekļsūcējs identificēja spoguļdurvis kā telpas pagarinājumu, kuram tas nevarēja piekļūt. Tomēr tas neietekmēja visas pieejamās zonas tīrīšanas veiktspēju; tas vienkārši izveidoja neesošu kartes daļu. Robots netrāpīja pašam spogulim un mēģināja pārvietoties pa to. Ievada brauciens ilga 19 minūtes, taču robots izveidoja precīzāku karti.

2. salīdzinājums — pārvietošanās ar saglabātu karti

Tagad aplūkosim, kā mainās robotu kustības algoritms pēc tam, kad tie ir izveidojuši telpas karti un saglabājuši to atmiņā. Esam arī pievienojuši iespēju kartē iestatīt aizliegtās zonas; pievienosim pa vienai zonai un pārbaudīsim, kā roboti uz tām reaģē. Viss ir skaidri parādīts iepriekš redzamajā video.

iRobot Roomba i7+ tīra zonu pēc zonas līkumotā veidā. Tas netīrīja ap krēslu kājām, nebija problēmu ar navigāciju tumšajā zonā un atpazina aizliegto zonu, tajā neieejot. Viena tīrīšana ilga aptuveni 12 minūtes.

Runājot par Roborock S5 Max, kustības algoritms ir mainījies. Robots vispirms pārvietojās pa visu pieejamo zonu pa perimetru un pēc tam sāka tīrīšanu ar vienu čūskveida kustību. Tas tīrīja ap visām krēslu kājām, tik tikko pieskaroties šķēršļiem un izvairoties no ierobežotās zonas.

Vēl viens novērojums: iRobot Roomba i7+ veica tikai vienvirziena gājienu aiz dīvāna, savukārt Roborock S5 Max veica divus gājienus turp un atpakaļ vienā un tajā pašā zonā, kas nozīmē, ka tas rūpīgāk iztīrīja šaurāko zonu. Pēc tam robots veica otro gājienu pāri visai zonai un atgriezās savā bāzē. Tas aizņēma nedaudz vairāk kā 18 minūtes, bet atkal tas aptvēra lielāku platību.

3. salīdzinājums — orientācija daudzistabu telpā

Visbeidzot, es vēlētos salīdzināt, kā uz lidaru un kameru balstīti robotizētie putekļsūcēji kartē visu māju un cik ilgs laiks tiem nepieciešams, lai iztīrītu šo zonu. Mūsu gadījumā tās ir piecas istabas ar kopējo platību aptuveni 40 kvadrātmetri. Efektīvā tīrīšanas platība ir aptuveni 35 kvadrātmetri.

iRobot kamera aprēķināja virsmas laukumu 27 kvadrātmetru apmērā, lai gan faktiskā platība ir aptuveni 35 kvadrātmetri. Tomēr aprēķinu precizitāte ir augsta, un ģeometrija atbilst faktiskajai mājas videi. Robots šo laukumu iztīra vienā piegājienā aptuveni 50–55 minūtēs, apstājoties īpaši netīrās vietās, ko nosaka tā optiskais sensors.

Roborock lidars izveidoja telpu ar tādu pašu ģeometriju, bet precīzāk aprēķināja platību – 34 kvadrātmetrus, kas ir gandrīz identiska faktiskajai platībai. Turklāt visas platības tīrīšanai bija nepieciešamas tikai 31 minūte, kas ir ievērojami ātrāk.

Galu galā lidars ģenerē precīzāku karti un ļauj ātrāk šķērsot visu pieejamo zonu, ja ir vairākas telpas. Turklāt mūsu gadījumā ar lidaru aprīkotais robots rūpīgāk šķērsoja problemātiskās zonas, piemēram, zonu starp krēslu kājām un šauro, tumšo telpu aiz dīvāna. Ar lidaru aprīkotie roboti arī mīkstāk saskaras ar objektiem, kā rezultātā tie retāk atsitas pret buferiem.

Starp citu, ir svarīgi atzīmēt, ka pēc vairākām caurlaidēm robots ar kameru, it īpaši, ja to ieslēdzat dažādos diennakts laikos ar atšķirīgu apgaismojuma līmeni telpās, robota navigācijas modelis tiks izstrādāts automātiski, un pat naktī tas varēs aptvert visu pieejamo platību, neatstājot nevienu netīrītu zonu. Tātad iRobot Roomba i7+ var rasties navigācijas problēmas vāji apgaismotās vietās tikai testa brauciena laikā. Šī problēma tiks atrisināta vēlāk.

Apkoposim to

Noslēgumā izcelsim robotizēto putekļsūcēju funkcijas ar precīzu navigāciju, kuras pamatā ir lidars un kamera.

Jebkurā gadījumā abi navigācijas veidi ļauj precīzi kartēt telpu un maksimāli palielināt robotizētās tīrīšanas efektivitāti. Salīdzinātie roboti var saglabāt atmiņā vairākas tīrīšanas kartes, kas ir noderīgi divstāvu mājām. Tie atbalsta arī tīrīšanu pēc uzlādes, telpu zonēšanu plānotai tīrīšanai pa istabām un iespēju kartē iestatīt aizliegtās un tīrīšanas zonas.

Vienlaikus lidars izveido precīzāku karti, tāpēc tas ātrāk attīra un atstāj minimālu skaitu neapstrādātu apgabalu. Kā redzat, strādājot ar spoguli, nav kritisku problēmu. Jebkurā gadījumā ir veidi, kā izvairīties no neprecīzas kartēšanas, piemēram, uzliekot spogulim aizsargplēvi lidara līmenī, lai novērstu sensora neredzamo infrasarkano staru atstarošanos.

Runājot par paša lāzera tālmēra izturību, augstas kvalitātes roboti, piemēram, Roborock, ir aprīkoti ar uzticamu lidaru, tāpēc tie kalpos ilgi. Tomēr neviens nav atbildīgs par nezināmiem ķīniešu robotiem, un šādos gadījumos pastāv iespēja, ka navigācijas sistēma varētu sabojāties ātrāk. Un neaizmirstiet par augstumu; plāni roboti ar lidaru nav pieejami, tāpēc tas, iespējams, ir vienīgais būtiskais trūkums.

Kameras kartēšanas precizitāte ir nedaudz zemāka, īpaši lielākās platībās, kuru platība ir 100 kvadrātmetri un vairāk. Šie roboti arī mēdz tīrīt lēnāk. Tomēr kamerai ir mazāka iespēja rasties darbības traucējumiem, un tā netraucē robota augstumam. Orientācijas problēmas vājā apgaismojumā var rasties gan iepazīšanās pastaigas laikā, gan modeļos, kuros kamera drīzāk ir manekens, nevis īsta navigācijas ierīce.

Tātad, es teiktu, ka robotizētie putekļsūcēji ar lidaru ir labāki navigācijā, bet ne tik daudz, lai es neapsveru modeļus ar kamerām. Tas viss ir individuāli un lielā mērā atkarīgs no izvēlētā robotizētā putekļsūcēja.

Jebkurā gadījumā 2020. gadā labākā navigācijas sistēma ir apvienota lidara un kameras sistēma. Lidara un lidara+kameras sistēmu salīdzinājumu varat redzēt mūsu videoklipā:

Tas arī viss no manis. Veiksmīgu iepirkšanos visiem!