Primerjava robotske vakuumske navigacije: Lidar proti kameri

Lep pozdrav vsem bralcem spletnega mesta robovac.washerhouse.comV tem članku bomo primerjali dve najbolj natančni vrsti robotske vakuumske navigacije: navigacijo na osnovi lidarja in navigacijo na osnovi kamere. Ta vrsta navigacije se običajno nahaja v modelih srednjega in višjega cenovnega razreda. To je posledica visokih stroškov samih senzorjev. Nekatere znamke v svojih vodilnih modelih uporabljajo izključno kamere, druge pa izključno lidar. Zdaj bomo ti dve vrsti primerjali s testiranjem navigacijskih sistemov vrhunskih modelov. iRobot Roomba i7+ In Roborock S5 MaxTorej, ugotovimo, kaj je boljše: lidar ali kamera za navigacijo.

Na kratko o navigaciji

Najprej si na kratko poglejmo, kaj je natančna navigacija na podlagi lidarja in kamere ter katere funkcije imata ta dva sistema.

Lidar v robotskih sesalnikih je nameščen na vrhu ohišja. Gre za nekakšno "kupolo" z vrtljivim laserskim merilnikom razdalje v notranjosti, znanim tudi kot senzor LDS.

Ta laserski daljinomer se vrti za 360 stopinj z veliko hitrostjo, skenira predmete okoli sebe, izračunava razdalje do njih in ustvarja natančen zemljevid prostora.

Prednosti lidarja vključujejo enako natančnost navigacije pri kateri koli stopnji osvetlitve, torej podnevi in ​​ponoči. Poleg tega je tehnologija laserskega skeniranja natančnejša. Slabosti vključujejo pogostejše okvare lidarja zaradi vrtljivega mehanizma, pa tudi težave pri skeniranju odsevnih površin. To lahko vključuje zrcalna vrata omaric v sobi ali kromirane noge stolov. Poleg tega najpogosteje robotski sesalniki z lidarjem Zaradi kupole na vrhu dosežejo višino 10 cm, zato je okretnost robotov pod pohištvom slabša kot pri ravnih modelih.

Kamera pa je vizualni navigacijski sistem. Zemljevid prostora se zgradi z branjem in obdelavo slik iz kamere. Kamera skenira strop, posname več slik in na podlagi teh podatkov ustvari tloris prostorov.

Navigacija s kamero je zanesljivejša glede vzdržljivosti kamere in nekoliko cenejša. Poleg tega kamera ne poveča višine robotskega sesalnika; nekateri modeli so visoki le 7–8 cm, kar robotu omogoča navigacijo pod nizkim pohištvom.

Slabosti vizualne navigacije: pri šibki svetlobi ali slabo osvetljenih območjih kamera preprosto "oslepi". Poleg tega je natančnost vizualne navigacije vedno slabša od laserskega skeniranja, še posebej, če na stropu ni ključnih vizualnih namigov, ki bi jih robot lahko uporabil.

Nato bomo primerjali tehnologijo lidarja in kamere v enakih resničnih pogojih, da bi ugotovili, katera vrsta navigacije pomaga robotskim sesalnikom delovati bolje.

Primerjava št. 1 – Uvodna vožnja

Da bi čim bolj objektivno preizkusili navigacijo robotov, smo v testnem prostoru ustvarili več ovir, in sicer:

1. Vgradili smo vrata garderobne omare z ogledalom.
2. Med steno in kavčem smo ustvarili zatemnjen prostor.
3. Na pot robotov smo postavili stol, otroške igrače in škatlo, ki so delovale kot ovire. Na škatlo smo dodali tudi utež, da se ne bi premaknila, tudi če se je robot rahlo dotakne.

Sam test je prikazan v videoposnetku, priporočamo ogled:

Posledično se je izkazalo, da:

1. iRobot Roomba i7+ je rahlo premaknil vse predmete na svoji poti, čistil je le okoli ene od nog stola in v bistvu pokril celotno dostopno območje, na nekaterih mestih celo dvakrat. Za uvodni preizkus je robot potreboval nekaj več kot 10 minut. Tokrat je robot brez težav krmaril po zatemnjenem območju med steno in kavčem, vendar se je med enim preizkusom v temi nekoliko zmedel.
2. Roborock S5 Max z navigacijo na osnovi lidarja je veliko nežnejši do predmetov, saj zadene le eno igračo. Prav tako je dvakrat obkrožil vsako nogo stola in pokril celotno dostopno območje, s čimer je sobo razdelil na cone. Z navigacijo v temi ni imel težav, vendar je robotski sesalnik prepoznal zrcalna vrata kot podaljšek sobe, do katere ni mogel dostopati. Vendar to ni vplivalo na učinkovitost čiščenja celotnega dostopnega območja; preprosto je ustvaril neobstoječ del zemljevida. Robot ni sam zadel ogledala in je poskušal krmariti skozenj. Uvodna vožnja je trajala 19 minut, vendar je robot ustvaril natančnejši zemljevid.

Primerjava št. 2 – Premikanje s shranjenim zemljevidom

Zdaj pa si poglejmo, kako se spremeni algoritem gibanja robotov, potem ko zgradijo zemljevid prostora in ga shranijo v pomnilnik. Dodali smo tudi možnost nastavitve prepovedanih območij na zemljevidu; dodajali bomo eno območje naenkrat in preizkusili, kako se roboti nanje odzivajo. Vse je jasno prikazano v zgornjem videoposnetku.

iRobot Roomba i7+ čisti cono za cono v serpentinskem vzorcu. Ni čistil okoli nog stola, ni imel težav z navigacijo v temnem območju in je prepoznal prepovedano območje, ne da bi vanj vstopil. Eno samo čiščenje je trajalo približno 12 minut.

Pri Roborocku S5 Max se je spremenil algoritem gibanja. Robot se je najprej premikal po celotnem dostopnem območju vzdolž oboda, nato pa je začel čistiti z enim samim, vijugastim gibom. Čistil je okoli vseh nog stola, komaj se je dotaknil ovir in se izognil omejenemu območju.

Še eno opažanje: iRobot Roomba i7+ je opravil le enosmerni prehod za kavčem, medtem ko je Roborock S5 Max opravil dva prehoda naprej in nazaj znotraj istega območja, kar pomeni, da je ožje območje očistil temeljiteje. Nato je robot opravil še en prehod čez celotno območje in se vrnil na svojo bazo. Trajalo je nekaj več kot 18 minut, a je spet pokril večje območje.

Primerjava št. 3 – Orientacija v večsobnem prostoru

In končno bi rad primerjal, kako robotski sesalniki na osnovi lidarja in kamere preslikajo celotno hišo in koliko časa potrebujejo za čiščenje tega območja. V našem primeru gre za pet sob s skupno površino približno 40 kvadratnih metrov. Učinkovita površina čiščenja je približno 35 kvadratnih metrov.

iRobotova kamera je izračunala površino 27 kvadratnih metrov, čeprav je dejanska površina približno 35 kvadratnih metrov. Vendar je natančnost izračuna visoka, geometrija pa se ujema z dejanskim domačim okoljem. Robot to območje očisti v enem samem prehodu v približno 50–55 minutah, pri čemer se ustavi na posebej umazanih območjih, ki jih zazna njegov optični senzor.

Roborockov lidar je ustvaril sobo z enako geometrijo, vendar je površino izračunal natančneje, in sicer 34 kvadratnih metrov, kar je skoraj enako dejanski površini. Poleg tega je za čiščenje celotnega območja potreboval le 31 minut, kar je bistveno hitreje.

Konec koncev lidar ustvari natančnejši zemljevid in omogoča hitrejši prehod celotnega dostopnega območja, če je prostorov več. Poleg tega je robot, opremljen z lidarjem, v našem primeru temeljiteje prehodil problematična območja, kot je območje med nogami stola in ozek, zatemnjen prostor za kavčem. Roboti, opremljeni z lidarjem, imajo tudi mehkejši stik s predmeti, zaradi česar manj pogosto udarjajo ob odbijače.

Mimogrede, pomembno je omeniti, da po več prehodih robot s kamero, še posebej, če ga vklopite ob različnih urah dneva z različno osvetlitvijo v prostorih, se bo navigacijski vzorec robota razvil samodejno in tudi ponoči bo lahko pokril celotno razpoložljivo območje, ne da bi pustil neočiščena območja. Zato lahko iRobot Roomba i7+ naleti na težave z navigacijo v slabo osvetljenih območjih le med testno vožnjo. Ta težava bo odpravljena kasneje.

Povzemimo

Za zaključek izpostavimo značilnosti robotskih sesalnikov z natančno navigacijo, ki temelji na lidarju in kameri.

V vsakem primeru obe vrsti navigacije omogočata natančno kartiranje prostora in maksimizirata učinkovitost robotskega čiščenja. Primerjani roboti lahko v pomnilnik shranijo več zemljevidov čiščenja, kar je uporabno za dvonadstropne hiše. Podpirajo tudi čiščenje po polnjenju, coniranje prostorov za načrtovano čiščenje po sobah in možnost nastavitve prepovedanih in čistilnih območij na zemljevidu.

Hkrati lidar ustvari natančnejši zemljevid, zato se hitreje očisti in pusti minimalno število spregledanih območij. Kot lahko vidite, pri delu z ogledalom ni kritične težave. V vsakem primeru obstajajo načini, kako se izogniti netočnemu kartiranju, na primer z nanosom zaščitne folije na ogledalo na ravni lidarja, da se prepreči odboj nevidnih infrardečih žarkov senzorja.

Kar zadeva vzdržljivost samega laserskega merilnika razdalje, so visokokakovostni roboti, kot je Roborock, opremljeni z zanesljivim lidarjem, zato bodo zdržali dolgo časa. Vendar pa nihče ne odgovarja za neznane kitajske robote in v teh primerih obstaja možnost, da navigacijski sistem prej odpove. In ne pozabite na višino; tanki roboti z lidarjem niso na voljo, zato je to verjetno edina večja pomanjkljivost.

Natančnost kartiranja kamere je nekoliko slabša, zlasti na večjih površinah, velikih 100 kvadratnih metrov in več. Ti roboti tudi običajno čistijo počasneje. Vendar pa je manj verjetno, da bo kamera okvarjena in ne vpliva na višino robota. Težave z orientacijo pri šibki svetlobi se lahko pojavijo med uvodnim ogledom ali pri modelih, kjer je kamera bolj lutka kot prava navigacijska naprava.

Torej, rekel bi, da so robotski sesalniki z lidarjem boljši pri navigaciji, vendar ne toliko, da ne bi smel upoštevati modelov s kamerami. Vse je individualno in v veliki meri odvisno od robotskega sesalnika, ki ga izberete.

V vsakem primeru je leta 2020 najboljši navigacijski sistem kombiniran sistem lidar in kamere. Primerjavo sistemov lidar in lidar+kamera si lahko ogledate v našem videoposnetku:

To je vse od mene. Vsem želim srečno nakupovanje!