Jämförelse av robotdammsugarnavigering: Lidar vs. kamera

Hälsningar till alla läsare av webbplatsen robovac.washerhouse.comI den här artikeln jämför vi de två mest exakta typerna av robotdammsugare: lidarbaserad och kamerabaserad. Denna typ av navigering finns vanligtvis i modeller i mellan- och premiumprisklassen. Detta beror på den höga kostnaden för själva sensorerna. Vissa märken använder uteslutande kameror i sina flaggskeppsmodeller, medan andra uteslutande använder lidar. Vi jämför nu dessa två genom att testa navigationssystemen hos toppmodellerna. iRobot Roomba i7+ Och Roborock S5 MaxSå, låt oss ta reda på vilket som är bättre: lidar eller kamera för navigering.

Kortfattat om navigering

Låt oss först kortfattat granska vad precisionsnavigering baserad på lidar och kamera är, och vilka funktioner dessa två system har.

Lidar-enheten i robotdammsugare är monterad på toppen av kroppen. Det är en sorts "torn" med en roterande laseravståndsmätare inuti, även känd som en LDS-sensor.

Denna laseravståndsmätare roterar 360 grader med hög hastighet, skannar objekt runt den, beräknar avstånden till dem och skapar en noggrann karta över rummet.

Fördelarna med lidar inkluderar lika navigationsnoggrannhet vid alla ljusnivåer, dvs. både dag och natt. Dessutom är laserskanningstekniken mer exakt. Nackdelar inkluderar mer frekventa lidarfel på grund av den roterande mekanismen, samt problem med att skanna reflekterande ytor. Detta kan inkludera speglade skåpdörrar i ett rum eller kromade stolsben. Dessutom, oftast robotdammsugare med lidar De når 10 cm i höjd tack vare tornet ovanpå, och därför är robotarnas manövrerbarhet under möbler sämre än hos platta modeller.

Kameran är i sin tur ett visuellt navigationssystem. En karta över rummet konstrueras genom att läsa och bearbeta bilder från kameran. Den skannar taket, tar flera bilder och använder dessa data för att skapa en planritning av rummen.

Kamerabaserad navigering är mer tillförlitlig vad gäller kamerans hållbarhet och är något billigare. Dessutom ökar inte kameran robotdammsugarens höjd; vissa modeller är bara 7–8 cm höga, vilket gör att roboten kan navigera under låga möbler.

Nackdelar med visuell navigering: i svagt ljus eller svagt upplysta områden "blir kameran helt enkelt blind". Dessutom är noggrannheten i visuell navigering alltid sämre än laserskanning, särskilt om taket saknar viktiga visuella signaler som roboten kan använda.

Härnäst ska vi jämföra lidar- och kamerateknik under identiska verkliga förhållanden för att se vilken typ av navigering som hjälper robotdammsugare att prestera bättre.

Jämförelse #1 – Introduktionskörning

För att testa robotarnas navigering så objektivt som möjligt skapade vi flera hinder i testrummet, nämligen:

1. Vi installerade en spegeldörr till garderoben.
2. Vi skapade ett mörkt område mellan väggen och soffan.
3. Vi placerade en stol, barnleksaker och en låda som skulle fungera som hinder i robotarnas väg. Vi lade också till en vikt på lådan för att förhindra att den rör sig även när roboten vidrörde den lätt.

Själva testet visas i videon, vi rekommenderar att du tittar på den:

Som ett resultat visade det sig att:

1. iRobot Roomba i7+ flyttade alla föremål i sin väg något, rengjorde bara runt ett av stolsbenen, och täckte i princip hela det tillgängliga området, till och med två gånger i vissa områden. Roboten tog drygt 10 minuter att slutföra sin introduktionskörning. Den här gången navigerade roboten det mörka området mellan väggen och soffan utan problem, men under ett test blev den lite förvirrad i mörkret.
2. Roborock S5 Max, med lidarbaserad navigering, är mycket skonsammare mot föremål och träffar bara en leksak. Den cirkulerade också runt varje stolsben och täckte hela det tillgängliga området två gånger, vilket delade rummet i zoner. Den hade inga problem med att navigera i mörkret, men robotdammsugaren identifierade spegeldörren som en förlängning av rummet, som den inte kunde komma åt. Detta påverkade dock inte städprestandan för hela det tillgängliga området; den skapade helt enkelt en icke-existerande del av kartan. Roboten träffade inte spegeln själv och försökte navigera genom den. Den inledande körningen tog 19 minuter, men roboten skapade en mer exakt karta.

Jämförelse #2 – Förflytta dig med en sparad karta

Nu ska vi se hur robotarnas rörelsealgoritm förändras efter att de har byggt en karta över rummet och sparat den i minnet. Vi har också lagt till möjligheten att ställa in förbjudna zoner på kartan; vi lägger till en zon i taget och testar hur robotarna reagerar på dem. Allt demonstreras tydligt i videon ovan.

iRobot Roomba i7+ rengör zon för zon i ett serpentinmönster. Den rengjorde inte runt stolsbenen, hade inga navigeringsproblem i det mörka området och kände igen den förbjudna zonen utan att gå in i den. En enda rengöring tog cirka 12 minuter.

När det gäller Roborock S5 Max har rörelsealgoritmen ändrats. Roboten rörde sig först runt hela det tillgängliga området längs omkretsen och började sedan städa i en enda, serpentinrörelse. Den städade runt alla stolsben, vidrörde knappt några hinder och undvek det begränsade området.

En annan observation: iRobot Roomba i7+ gjorde bara en enkelriktad passage bakom soffan, medan Roborock S5 Max gjorde två pass fram och tillbaka inom samma område, vilket innebar att den rengjorde det smalare området mer noggrant. Därefter gjorde roboten en andra passning över hela området och återvände till sin bas. Det tog drygt 18 minuter, men återigen täckte den ett större område.

Jämförelse #3 – Orientering i ett utrymme med flera rum

Och slutligen skulle jag vilja jämföra hur lidar- och kamerabaserade robotdammsugare kartlägger hela huset och hur lång tid det tar för dem att städa det området. I vårt fall är det fem rum med en total yta på cirka 40 kvadratmeter. Den effektiva städytan är cirka 35 kvadratmeter.

iRobots kamera beräknade en yta på 27 kvadratmeter, även om den faktiska ytan är cirka 35 kvadratmeter. Beräkningsnoggrannheten är dock hög och geometrin matchar den faktiska hemmiljön. Roboten rengör detta område i ett enda svep på cirka 50–55 minuter och stannar vid särskilt smutsiga områden som upptäcks av dess optiska sensor.

Roborocks lidar skapade ett rum med samma geometri, men beräknade ytan mer exakt, till 34 kvadratmeter, vilket är nästan identiskt med den faktiska ytan. Dessutom behövde det bara 31 minuter för att rengöra hela området, vilket är betydligt snabbare.

I slutändan producerar lidar en mer exakt karta och möjliggör snabbare förflyttning av hela det tillgängliga området om det finns flera rum. Dessutom förflyttade den lidarutrustade roboten i vårt fall problemområden mer noggrant, såsom området mellan stolsbenen och det smala, mörka utrymmet bakom soffan. Lidarutrustade robotar har också mjukare kontakt med föremål, vilket gör att de träffar sina stötfångare mer sällan.

Förresten, det är viktigt att notera att efter flera passeringar robot med kamera, särskilt om du slår på den vid olika tider på dagen med varierande ljusnivåer i rummen, kommer robotens navigeringsmönster att utvecklas automatiskt, och även på natten kommer den att kunna täcka hela det tillgängliga området utan att lämna några orenade områden. Så iRobot Roomba i7+ kan stöta på navigeringsproblem i svagt upplysta områden endast under en provkörning. Detta problem kommer att lösas senare.

Låt oss sammanfatta det

Sammanfattningsvis, låt oss lyfta fram funktionerna hos robotdammsugare med exakt navigering baserad på lidar och en kamera.

I vilket fall som helst möjliggör båda navigationstyperna exakt kartläggning av rummet och maximerar robotstädningens effektivitet. De jämförda robotarna kan lagra flera städkartor i sitt minne, vilket är användbart för tvåvåningshus. De stöder också städning efter laddning, rumszonindelning för schemalagd rum-för-rum-städning och möjligheten att ställa in förbjudna och städzoner på kartan.

Samtidigt skapar lidar en mer exakt karta, så den rengör snabbare och lämnar minimalt med missade områden. Som ni kan se finns det inget kritiskt problem när man arbetar med en spegel. I vilket fall som helst finns det sätt att undvika felaktig kartläggning, till exempel att applicera en skyddande film på spegeln på lidarnivå för att förhindra att sensorns osynliga infraröda strålar reflekteras.

När det gäller hållbarheten hos själva laseravståndsmätaren är högkvalitativa robotar, som Roborock, utrustade med en pålitlig lidar, så de kommer att hålla länge. Ingen är dock ansvarig för okända kinesiska robotar, och i dessa fall finns det en risk att navigationssystemet kan sluta fungera tidigare. Och glöm inte bort höjden; tunna robotar med lidar finns inte tillgängliga, så detta är förmodligen den enda betydande nackdelen.

Kamerans kartläggningsnoggrannhet är något sämre, särskilt i större områden på 100 kvadratmeter och uppåt. Dessa robotar tenderar också att städa långsammare. Kameran är dock mindre benägen att fungera felaktigt och stör inte robotens höjd. Orienteringsproblem i svagt ljus kan uppstå antingen under en genomgång av bekantskap eller i modeller där kameran är mer av en attrapp än en riktig navigationsenhet.

Så, jag skulle säga att robotdammsugare med lidar är bättre på navigering, men inte så mycket att jag inte borde överväga modeller med kameror. Det är helt individuellt och beror till stor del på vilken robotdammsugare du väljer.

Hur som helst, år 2020 är det bästa navigationssystemet ett kombinerat lidar- och kamerasystem. Du kan se en jämförelse av lidar- och lidar+kamerasystem i vår video:

Det var allt från mig. Trevlig shopping allihopa!