Sammenligning av robotstøvsugernavigasjon: Lidar vs. kamera

Hilsen til alle lesere av nettstedet robovac.washerhouse.comI denne artikkelen skal vi sammenligne de to mest nøyaktige typene robotstøvsugernavigasjon: lidarbasert og kamerabasert. Denne typen navigasjon finnes vanligvis i modeller i mellom- og premiumprisklassen. Dette skyldes den høye prisen på selve sensorene. Noen merker bruker utelukkende kameraer i flaggskipmodellene sine, mens andre bruker utelukkende lidar. Vi skal nå sammenligne disse to ved å teste navigasjonssystemene til toppmodellene. iRobot Roomba i7+ Og Roborock S5 MaxSå la oss finne ut hva som er bedre: lidar eller kamera for navigasjon.

Kort om navigasjon

La oss først kort gjennomgå hva presisjonsnavigasjon basert på lidar og kamera er, og hvilke funksjoner disse to systemene har.

Lidaren i robotstøvsugere er montert på toppen av kroppen. Det er en slags «tårn» med en roterende laseravstandsmåler inni, også kjent som en LDS-sensor.

Denne laseravstandsmåleren roterer 360 grader med høy hastighet, skanner objekter rundt den, beregner avstander til dem og lager et nøyaktig kart over rommet.

Fordelene med lidar inkluderer lik navigasjonsnøyaktighet ved alle lysnivåer, dvs. både dag og natt. Videre er laserskanningsteknologi mer presis. Ulemper inkluderer hyppigere lidar-feil på grunn av rotasjonsmekanismen, samt problemer med å skanne reflekterende overflater. Dette kan inkludere speilvendte skapdører i et rom eller forkrommede stolben. Videre, som oftest robotstøvsugere med lidar De når 10 cm i høyden på grunn av tårnet på toppen, og derfor er robotenes manøvrerbarhet under møbler dårligere enn for flate modeller.

Kameraet er på sin side et visuelt navigasjonssystem. Et kart over rommet konstrueres ved å lese og behandle bilder fra kameraet. Det skanner taket, tar flere bilder og bruker disse dataene til å lage en plantegning av rommene.

Kamerabasert navigasjon er mer pålitelig når det gjelder kameraets holdbarhet og er litt rimeligere. Dessuten øker ikke kameraet robotstøvsugeren i høyden; noen modeller er bare 7–8 cm høye, slik at roboten kan navigere under lave møbler.

Ulemper med visuell navigasjon: i områder med lite lys eller svakt opplyste områder «blir kameraet blindt». Videre er nøyaktigheten til visuell navigasjon alltid dårligere enn laserskanning, spesielt hvis taket mangler viktige visuelle signaler som roboten kan bruke.

Deretter skal vi sammenligne lidar- og kamerateknologi under identiske forhold i den virkelige verden for å se hvilken type navigasjon som hjelper robotstøvsugere med å yte bedre.

Sammenligning nr. 1 – Introduksjonskjøring

For å teste robotenes navigasjon så objektivt som mulig, skapte vi flere hindringer i testrommet, nemlig:

1. Vi monterte en speilvendt garderobedør.
2. Vi lagde et mørkt område mellom veggen og sofaen.
3. Vi plasserte en stol, barneleker og en eske som skulle fungere som hindringer i robotenes vei. Vi la også til en vekt på esken for å hindre at den beveget seg selv når den ble lett berørt av roboten.

Selve testen vises i videoen, vi anbefaler å se den:

Som et resultat viste det seg at:

1. iRobot Roomba i7+ flyttet litt på alle gjenstander i veien, og rengjorde bare rundt ett av stolbena, og dekket i utgangspunktet hele det tilgjengelige området, til og med to ganger i noen områder. Roboten brukte litt over 10 minutter på å fullføre den innledende kjøringen. Denne gangen navigerte roboten det mørklagte området mellom veggen og sofaen uten problemer, men under en test ble den litt forvirret i mørket.
2. Roborock S5 Max, med lidar-basert navigasjon, er mye skånsommere mot objekter, og treffer bare ett leketøy. Den sirklet også rundt hvert stolben og dekket hele det tilgjengelige området to ganger, og delte rommet inn i soner. Den hadde ingen problemer med å navigere i mørket, men robotstøvsugeren identifiserte speildøren som en forlengelse av rommet, som den ikke hadde tilgang til. Dette påvirket imidlertid ikke rengjøringsytelsen til hele det tilgjengelige området; den opprettet bare en ikke-eksisterende del av kartet. Roboten traff ikke selve speilet og forsøkte å navigere gjennom det. Den innledende kjøreturen tok 19 minutter, men roboten opprettet et mer nøyaktig kart.

Sammenligning nr. 2 – Bevegelse med et lagret kart

La oss nå se hvordan robotenes bevegelsesalgoritme endres etter at de har laget et kart over rommet og lagret det i minnet. Vi har også lagt til muligheten til å angi forbudte soner på kartet. Vi legger til én sone om gangen og tester hvordan robotene reagerer på dem. Alt demonstreres tydelig i videoen ovenfor.

iRobot Roomba i7+ rengjør sone for sone i et serpentinmønster. Den rengjorde ikke rundt stolbena, hadde ingen navigasjonsproblemer i det mørke området, og gjenkjente ikke-gå-sonen uten å gå inn i den. En enkelt rengjøring tok omtrent 12 minutter.

Når det gjelder Roborock S5 Max, har bevegelsesalgoritmen endret seg. Roboten beveget seg først rundt hele det tilgjengelige området langs omkretsen, og begynte deretter å rengjøre i en enkelt, serpentinbevegelse. Den rengjorde rundt alle stolbena, berørte knapt noen hindringer og unngikk det begrensede området.

En annen observasjon: iRobot Roomba i7+ gikk bare enveis bak sofaen, mens Roborock S5 Max gikk to ganger frem og tilbake innenfor samme område, noe som betyr at den rengjorde det smalere området grundigere. Etter det gikk roboten over hele området en gang til og returnerte til basen sin. Det tok litt over 18 minutter, men igjen dekket den et større område.

Sammenligning nr. 3 – Orientering i et flerromsrom

Og til slutt vil jeg sammenligne hvordan lidar- og kamerabaserte robotstøvsugere kartlegger hele huset og hvor lang tid det tar dem å rengjøre det området. I vårt tilfelle er det fem rom med et totalt areal på omtrent 40 kvadratmeter. Det effektive rengjøringsområdet er omtrent 35 kvadratmeter.

iRobots kamera beregnet et overflateareal på 27 kvadratmeter, selv om det faktiske arealet er omtrent 35 kvadratmeter. Beregningsnøyaktigheten er imidlertid høy, og geometrien samsvarer med det faktiske hjemmemiljøet. Roboten rengjør dette området i én omgang på omtrent 50–55 minutter, og stopper på spesielt skitne områder som oppdages av den optiske sensoren.

Roborocks lidar skapte et rom med samme geometri, men beregnet arealet mer nøyaktig, til 34 kvadratmeter, som er nesten identisk med det faktiske arealet. Videre trengte den bare 31 minutter å rengjøre hele området, noe som er betydelig raskere.

Til syvende og sist produserer lidar et mer nøyaktig kart og muliggjør raskere gjennomkjøring av hele det tilgjengelige området hvis det er flere rom. Videre krysset lidar-utstyrte roboten i vårt tilfelle problematiske områder grundigere, som området mellom stolbena og det smale, mørklagte rommet bak sofaen. Lidar-utstyrte roboter har også mykere kontakt med objekter, noe som fører til at de treffer støtfangerne sjeldnere.

Forresten, det er viktig å merke seg at etter flere passeringer robot med kamera, spesielt hvis du slår den på på forskjellige tider av døgnet med varierende lysnivåer i rommene, vil robotens navigasjonsmønster utvikles automatisk, og selv om natten vil den kunne dekke hele det tilgjengelige området uten å etterlate noen urent områder. Så iRobot Roomba i7+ kan støte på navigasjonsproblemer i svakt opplyste områder bare under en prøvekjøring. Dette problemet vil løses senere.

La oss oppsummere

Avslutningsvis vil vi fremheve funksjonene til robotstøvsugere med presis navigasjon basert på lidar og kamera.

Uansett muliggjør begge navigasjonstypene presis kartlegging av rommet og maksimerer robotens rengjøringseffektivitet. De sammenlignede robotene kan lagre flere rengjøringskart i minnet, noe som er nyttig for toetasjes boliger. De støtter også rengjøring etter lading, romsonering for planlagt rom-for-rom-rengjøring og muligheten til å angi forbudte og rengjøringssoner på kartet.

Samtidig lager lidar et mer nøyaktig kart, slik at det renser raskere og etterlater minimalt med områder som er glemt. Som du kan se, er det ikke noe kritisk problem når du arbeider med et speil. Uansett finnes det måter å unngå unøyaktig kartlegging på, for eksempel å påføre en beskyttende film på speilet på lidarnivå for å forhindre at sensorens usynlige infrarøde stråler reflekteres.

Når det gjelder holdbarheten til selve laseravstandsmåleren, er roboter av høy kvalitet, som Roborock, utstyrt med en pålitelig lidar, slik at de vil vare lenge. Imidlertid er ingen ansvarlige for ukjente kinesiske roboter, og i slike tilfeller er det en sjanse for at navigasjonssystemet kan svikte raskere. Og ikke glem høyden; tynne roboter med lidar er ikke tilgjengelige, så dette er sannsynligvis den eneste betydelige ulempen.

Kameraets kartleggingsnøyaktighet er litt dårligere, spesielt i større områder på 100 kvadratmeter og over. Disse robotene har også en tendens til å rengjøre saktere. Kameraet har imidlertid mindre sannsynlighet for å fungere feil, og det forstyrrer ikke robotens høyde. Orienteringsproblemer i svakt lys kan oppstå enten under en introduksjonsgjennomgang eller i modeller der kameraet er mer en dummy enn en ekte navigasjonsenhet.

Så, jeg vil si at robotstøvsugere med lidar er bedre på navigasjon, men ikke så mye at jeg ikke bør vurdere modeller med kameraer. Det er helt individuelt og avhenger i stor grad av robotstøvsugeren du velger.

Uansett, i 2020 er det beste navigasjonssystemet et kombinert lidar- og kamerasystem. Du kan se en sammenligning av lidar- og lidar+kamerasystemer i videoen vår:

Det var alt fra meg. God shopping, alle sammen!