Robot Süpürge Navigasyon Karşılaştırması: Lidar ve Kamera

Sitenin tüm okurlarına selamlar. robovac.washerhouse.comBu yazıda, robotik elektrikli süpürgelerin en doğru iki navigasyon türünü karşılaştıracağız: lidar tabanlı ve kamera tabanlı. Bu navigasyon türü genellikle orta ve üst fiyat segmentindeki modellerde bulunur. Bunun nedeni, sensörlerin kendilerinin yüksek maliyetidir. Bazı markalar amiral gemisi modellerinde yalnızca kamera kullanırken, diğerleri yalnızca lidar kullanmaktadır. Şimdi bu iki türü, en üst düzey modellerin navigasyon sistemlerini test ederek karşılaştıracağız. iRobot Roomba i7+ Ve Roborock S5 MaxPeki, navigasyon için lidar mı yoksa kamera mı daha iyi, bunu birlikte inceleyelim.

Navigasyon hakkında kısaca bilgi

Öncelikle lidar ve kamera tabanlı hassas navigasyonun ne olduğunu ve bu iki sistemin hangi özelliklere sahip olduğunu kısaca gözden geçirelim.

Robotik elektrikli süpürgelerdeki lidar sensörü, gövdenin üst kısmına monte edilmiştir. İçinde dönen bir lazer mesafe ölçer (LDS sensörü olarak da bilinir) bulunan bir tür "kule" şeklindedir.

Bu lazerli mesafe ölçer, yüksek hızda 360 derece dönerek etrafındaki nesneleri tarar, onlara olan mesafeleri hesaplar ve odanın doğru bir haritasını oluşturur.

Lidar teknolojisinin avantajları arasında, hem gündüz hem de gece, her türlü aydınlatma seviyesinde eşit navigasyon doğruluğu yer almaktadır. Ayrıca, lazer tarama teknolojisi daha hassastır. Dezavantajları arasında ise, dönme mekanizması nedeniyle daha sık lidar arızaları ve yansıtıcı yüzeylerin taranmasında yaşanan sorunlar bulunmaktadır. Bu, bir odadaki aynalı dolap kapılarını veya krom sandalye ayaklarını içerebilir. Dahası, çoğu zaman lidar özellikli robotik elektrikli süpürgeler Üstlerindeki kule sayesinde 10 cm yüksekliğe ulaşırlar ve bu nedenle robotların mobilya altındaki manevra kabiliyeti, düz modellere göre daha düşüktür.

Kamera ise görsel bir navigasyon sistemidir. Kameradan gelen görüntüler okunup işlenerek odanın haritası oluşturulur. Tavanı tarayarak birden fazla görüntü alır ve bu verileri kullanarak odaların kat planını oluşturur.

Kamera tabanlı navigasyon, kamera dayanıklılığı açısından daha güvenilir ve biraz daha ucuzdur. Ayrıca, kamera robot süpürgenin yüksekliğini artırmaz; bazı modeller sadece 7-8 cm yüksekliğindedir, bu da robotun alçak mobilyaların altında gezinmesine olanak tanır.

Görsel navigasyonun dezavantajları: düşük ışıklı veya loş alanlarda kamera adeta "körleşir". Ayrıca, görsel navigasyonun doğruluğu, özellikle tavan robotun kullanabileceği önemli görsel ipuçlarından yoksunsa, lazer taramaya göre her zaman daha düşüktür.

Sonraki adımda, robot süpürgelerin daha iyi performans göstermesine hangi navigasyon türünün yardımcı olduğunu görmek için lidar ve kamera teknolojilerini aynı gerçek dünya koşulları altında karşılaştıracağız.

Karşılaştırma #1 – Giriş Sürüşü

Robotların navigasyon yeteneklerini olabildiğince objektif bir şekilde test etmek için test odasında çeşitli engeller oluşturduk, bunlar şunlardır:

1. Aynalı bir gardırop kapısı taktırdık.
2. Duvar ile kanepe arasına karanlık bir alan oluşturduk.
3. Robotların yoluna engel teşkil etmesi için bir sandalye, çocuk oyuncakları ve bir kutu yerleştirdik. Ayrıca, robotun hafifçe dokunmasıyla bile kutunun hareket etmesini önlemek için kutuya bir ağırlık ekledik.

Testin kendisi videoda gösteriliyor, izlemenizi tavsiye ederiz:

Sonuç olarak şöyle bir durum ortaya çıktı:

1. iRobot Roomba i7+, yolundaki tüm nesneleri hafifçe hareket ettirdi, sadece sandalyenin bir ayağının etrafını temizledi ve temelde erişilebilir alanın tamamını, hatta bazı bölgelerde iki kez temizledi. Robot, tanıtım çalışmasını tamamlamak için 10 dakikadan biraz fazla bir süreye ihtiyaç duydu. Bu sefer robot, duvar ile kanepe arasındaki karanlık alanda sorunsuz bir şekilde ilerledi, ancak bir test sırasında karanlıkta biraz kafası karıştı.
2. Lidar tabanlı navigasyon sistemine sahip Roborock S5 Max, nesnelere karşı çok daha nazik davranarak sadece bir oyuncağa çarptı. Ayrıca her sandalye ayağının etrafını dolaştı ve erişilebilir alanın tamamını iki kez tarayarak odayı bölgelere ayırdı. Karanlıkta gezinmede hiçbir sorun yaşamadı, ancak robot süpürge aynalı kapıyı odanın bir uzantısı olarak algıladı ve bu nedenle içeri giremedi. Bununla birlikte, bu durum erişilebilir alanın tamamının temizleme performansını etkilemedi; sadece haritada var olmayan bir bölüm oluşturdu. Robot aynaya çarpmadı ve aynanın içinden geçmeye çalıştı. İlk çalıştırma 19 dakika sürdü, ancak robot daha doğru bir harita oluşturdu.

Karşılaştırma #2 – Kaydedilmiş Harita ile Hareket Etme

Şimdi, robotların odanın haritasını oluşturup belleğe kaydettikten sonra hareket algoritmalarının nasıl değiştiğini görelim. Ayrıca haritaya girilmesi yasak bölgeler belirleme özelliği de ekledik; her seferinde bir bölge ekleyip robotların bunlara nasıl tepki verdiğini test edeceğiz. Her şey yukarıdaki videoda açıkça gösterilmiştir.

iRobot Roomba i7+, yılanvari bir şekilde bölge bölge temizlik yapıyor. Sandalye ayaklarının etrafını temizlemedi, karanlık alanda gezinme sorunu yaşamadı ve yasak bölgeyi girmeden algıladı. Tek bir temizlik yaklaşık 12 dakika sürdü.

Roborock S5 Max'e gelince, hareket algoritması değişti. Robot önce çevre boyunca erişilebilir tüm alanı dolaştı, ardından tek bir kıvrımlı hareketle temizliğe başladı. Sandalye ayaklarının etrafını temizledi, neredeyse hiçbir engele dokunmadı ve kısıtlı alandan kaçındı.

Bir diğer gözlem: iRobot Roomba i7+, kanepenin arkasında sadece tek yönlü bir geçiş yaparken, Roborock S5 Max aynı alanda iki kez ileri geri geçiş yaptı; bu da daha dar alanı daha kapsamlı bir şekilde temizlediği anlamına geliyor. Bundan sonra robot, tüm alanı ikinci kez geçerek üssüne geri döndü. Bu işlem 18 dakikadan biraz fazla sürdü, ancak yine de daha geniş bir alanı kapsadı.

Karşılaştırma #3 – Çok Odalı Bir Mekanda Yönelim

Son olarak, lidar ve kamera tabanlı robot süpürgelerin tüm evi nasıl haritalandırdığını ve bu alanı temizlemelerinin ne kadar sürdüğünü karşılaştırmak istiyorum. Bizim durumumuzda, toplam alanı yaklaşık 40 metrekare olan beş oda söz konusu. Etkili temizleme alanı yaklaşık 35 metrekare.

iRobot'un kamerası, gerçek alan yaklaşık 35 metrekare olmasına rağmen, 27 metrekarelik bir yüzey alanı hesapladı. Ancak hesaplama doğruluğu yüksek ve geometri gerçek ev ortamıyla eşleşiyor. Robot, optik sensörü tarafından algılanan özellikle kirli alanlarda durarak, bu alanı yaklaşık 50-55 dakika içinde tek seferde temizliyor.

Roborock'un lidar sistemi, aynı geometriye sahip bir oda oluşturdu ancak alanını 34 metrekare olarak daha doğru hesapladı; bu da gerçek alana neredeyse tamamen eşdeğer. Dahası, tüm alanı temizlemek için sadece 31 dakikaya ihtiyaç duydu ki bu da önemli ölçüde daha hızlı.

Sonuç olarak, lidar daha doğru bir harita oluşturur ve birden fazla oda varsa erişilebilir alanın tamamının daha hızlı taranmasına olanak tanır. Dahası, bizim örneğimizdeki lidar donanımlı robot, sandalye ayakları arasındaki alan ve kanepenin arkasındaki dar, karanlık alan gibi sorunlu alanları daha kapsamlı bir şekilde taradı. Lidar donanımlı robotlar ayrıca nesnelerle daha yumuşak temas kurarak tamponlarına daha az sıklıkla çarpmalarına neden olur.

Bu arada, birkaç geçişten sonra şunu belirtmekte fayda var: kameralı robotÖzellikle günün farklı saatlerinde ve odalardaki aydınlatma seviyelerinin değiştiği durumlarda çalıştırdığınızda, robotun navigasyon modeli otomatik olarak geliştirilecek ve gece bile, temizlenmemiş alan bırakmadan tüm kullanılabilir alanı kapsayabilecektir. Bu nedenle, iRobot Roomba i7+, yalnızca test sürüşü sırasında loş alanlarda navigasyon sorunlarıyla karşılaşabilir. Bu sorun daha sonra çözülecektir.

Özetleyelim

Sonuç olarak, lidar ve kamera tabanlı hassas navigasyon özelliğine sahip robotik elektrikli süpürgelerin özelliklerini vurgulayalım.

Her iki navigasyon türü de odanın hassas bir şekilde haritalandırılmasına olanak tanır ve robotik temizleme verimliliğini en üst düzeye çıkarır. Karşılaştırılan robotlar, hafızalarında birden fazla temizleme haritası saklayabilir; bu da iki katlı evler için kullanışlıdır. Ayrıca şarj edildikten sonra temizlemeyi, planlı oda oda temizliği için oda bölgelemeyi ve harita üzerinde girilmemesi gereken ve temizlenecek bölgeler belirleme özelliğini de desteklerler.

Aynı zamanda, lidar daha doğru bir harita oluşturduğu için daha hızlı temizlik yapar ve en az düzeyde atlanmış alan bırakır. Gördüğünüz gibi, ayna ile çalışırken kritik bir sorun yok. Her durumda, sensörün görünmez kızılötesi ışınlarının yansımasını önlemek için lidar seviyesinde aynaya koruyucu bir film uygulamak gibi hatalı haritalamayı önlemenin yolları vardır.

Lazer mesafe ölçerinin dayanıklılığına gelince, Roborock gibi yüksek kaliteli robotlar güvenilir bir lidar ile donatıldığından uzun süre dayanırlar. Ancak, bilinmeyen Çin robotlarından kimse sorumlu değildir ve bu durumlarda navigasyon sisteminin daha erken arızalanma olasılığı vardır. Ayrıca yüksekliği de unutmayın; lidarlı ince robotlar mevcut değildir, bu nedenle bu muhtemelen tek önemli dezavantajdır.

Kameranın haritalama doğruluğu, özellikle 100 metrekare ve üzeri daha büyük alanlarda biraz daha düşüktür. Bu robotlar ayrıca daha yavaş temizleme eğilimindedir. Bununla birlikte, kameranın arızalanma olasılığı daha düşüktür ve robotun yüksekliğini etkilemez. Düşük ışıkta yönlendirme sorunları, bir alıştırma yürüyüşü sırasında veya kameranın gerçek bir navigasyon cihazından ziyade bir kukla görevi gördüğü modellerde ortaya çıkabilir.

Yani, lidar sensörlü robot süpürgelerin navigasyonda daha iyi olduğunu söyleyebilirim, ancak bu, kameralı modelleri göz ardı etmem gerektiği anlamına gelmiyor. Her şey kişisel ve büyük ölçüde seçtiğiniz robot süpürgeye bağlı.

Her halükarda, 2020 yılında en iyi navigasyon sistemi, lidar ve kamera sistemlerinin birleşimidir. Lidar ve lidar+kamera sistemlerinin karşılaştırmasını videomuzda görebilirsiniz:

Benden bu kadar. Herkese iyi alışverişler!