So sánh khả năng điều hướng của robot hút bụi: Lidar so với Camera

Chào mừng tất cả độc giả của trang web! robovac.washerhouse.comTrong bài viết này, chúng ta sẽ so sánh hai loại hệ thống điều hướng robot hút bụi chính xác nhất: dựa trên lidar và dựa trên camera. Loại điều hướng này thường được tìm thấy trong các mẫu máy tầm trung và cao cấp. Điều này là do chi phí cao của chính các cảm biến. Một số thương hiệu chỉ sử dụng camera trong các mẫu máy chủ lực của họ, trong khi những thương hiệu khác chỉ sử dụng lidar. Bây giờ chúng ta sẽ so sánh hai loại này bằng cách thử nghiệm hệ thống điều hướng của các mẫu máy cao cấp nhất. Robot hút bụi iRobot Roomba i7+ Và Roborock S5 MaxVậy, hãy cùng tìm hiểu xem cái nào tốt hơn: lidar hay camera để định vị.

Giới thiệu ngắn gọn về điều hướng

Trước tiên, chúng ta hãy cùng điểm lại ngắn gọn định vị chính xác dựa trên lidar và camera là gì, cũng như các tính năng của hai hệ thống này.

Cảm biến lidar trong máy hút bụi robot được gắn trên đỉnh thân máy. Nó là một loại "tháp pháo" với một bộ đo khoảng cách laser xoay bên trong, còn được gọi là cảm biến LDS.

Máy đo khoảng cách laser này xoay 360 độ với tốc độ cao, quét các vật thể xung quanh, tính toán khoảng cách đến chúng và tạo ra bản đồ chính xác của căn phòng.

Ưu điểm của lidar bao gồm độ chính xác định vị như nhau ở mọi mức độ ánh sáng, tức là cả ngày lẫn đêm. Hơn nữa, công nghệ quét laser chính xác hơn. Nhược điểm bao gồm tần suất hỏng hóc của lidar cao hơn do cơ chế quay, cũng như các vấn đề khi quét các bề mặt phản chiếu. Điều này có thể bao gồm cửa tủ có gương trong phòng hoặc chân ghế mạ crôm. Hơn nữa, hầu hết các trường hợp... Robot hút bụi tích hợp công nghệ lidar Chúng đạt chiều cao 10 cm do có tháp pháo ở phía trên, do đó khả năng di chuyển dưới đồ nội thất của robot kém hơn so với các mẫu robot phẳng.

Ngược lại, camera đóng vai trò là hệ thống định vị trực quan. Bản đồ căn phòng được xây dựng bằng cách đọc và xử lý hình ảnh từ camera. Nó quét trần nhà, chụp nhiều hình ảnh và sử dụng dữ liệu này để tạo ra sơ đồ mặt bằng của các phòng.

Hệ thống điều hướng bằng camera đáng tin cậy hơn về độ bền của camera và có giá thành thấp hơn một chút. Hơn nữa, camera không làm tăng chiều cao của robot hút bụi; một số mẫu chỉ cao 7-8 cm, cho phép robot di chuyển dưới những đồ nội thất thấp.

Nhược điểm của điều hướng bằng hình ảnh: trong điều kiện ánh sáng yếu hoặc khu vực thiếu sáng, camera đơn giản là "mất khả năng quan sát". Hơn nữa, độ chính xác của điều hướng bằng hình ảnh luôn kém hơn so với quét laser, đặc biệt nếu trần nhà thiếu các tín hiệu trực quan quan trọng để robot sử dụng.

Tiếp theo, chúng ta sẽ so sánh công nghệ lidar và camera trong điều kiện thực tế giống hệt nhau để xem loại công nghệ điều hướng nào giúp máy hút bụi robot hoạt động tốt hơn.

So sánh #1 – Lái thử lần đầu

Để kiểm tra khả năng điều hướng của robot một cách khách quan nhất có thể, chúng tôi đã tạo ra một số chướng ngại vật trong phòng thử nghiệm, cụ thể là:

1. Chúng tôi đã lắp đặt một cánh cửa tủ quần áo có gương.
2. Chúng tôi đã tạo ra một khu vực tối giữa bức tường và ghế sofa.
3. Chúng tôi đặt một chiếc ghế, đồ chơi trẻ em và một chiếc hộp để làm vật cản trên đường đi của robot. Chúng tôi cũng thêm một vật nặng vào hộp để ngăn nó di chuyển ngay cả khi bị robot chạm nhẹ.

Bài kiểm tra được thể hiện trong video, chúng tôi khuyên bạn nên xem:

Kết quả là:

1. Robot hút bụi iRobot Roomba i7+ di chuyển nhẹ nhàng tất cả các vật thể trên đường đi, chỉ làm sạch xung quanh một chân ghế, và về cơ bản đã bao phủ toàn bộ khu vực có thể tiếp cận, thậm chí hai lần ở một số khu vực. Robot mất hơn 10 phút để hoàn thành lần chạy thử đầu tiên. Lần này, robot di chuyển qua khu vực tối giữa tường và ghế sofa mà không gặp vấn đề gì, nhưng trong một lần thử nghiệm, nó hơi bị bối rối trong bóng tối.
2. Robot hút bụi Roborock S5 Max, với hệ thống điều hướng dựa trên lidar, hoạt động nhẹ nhàng hơn nhiều với các vật thể, chỉ va chạm với một món đồ chơi. Nó cũng đi vòng quanh từng chân ghế và bao phủ toàn bộ khu vực có thể tiếp cận hai lần, chia căn phòng thành các khu vực. Nó không gặp khó khăn khi di chuyển trong bóng tối, nhưng robot hút bụi đã nhận diện cánh cửa có gương là một phần mở rộng của căn phòng, mà nó không thể đi vào. Tuy nhiên, điều này không ảnh hưởng đến hiệu suất làm sạch của toàn bộ khu vực có thể tiếp cận; nó chỉ đơn giản là tạo ra một phần không tồn tại trên bản đồ. Robot không va vào chính tấm gương và đã cố gắng di chuyển xuyên qua nó. Chuyến đi thử nghiệm ban đầu mất 19 phút, nhưng robot đã tạo ra một bản đồ chính xác hơn.

So sánh #2 – Di chuyển với bản đồ đã lưu

Bây giờ chúng ta hãy xem thuật toán di chuyển của robot thay đổi như thế nào sau khi chúng đã lập bản đồ căn phòng và lưu vào bộ nhớ. Chúng tôi cũng đã thêm khả năng thiết lập các vùng cấm trên bản đồ; chúng ta sẽ thêm từng vùng một và kiểm tra xem robot phản ứng như thế nào. Mọi thứ đều được minh họa rõ ràng trong video ở trên.

Robot hút bụi iRobot Roomba i7+ làm sạch từng khu vực theo hình zigzag. Nó không làm sạch xung quanh chân ghế, không gặp vấn đề gì khi di chuyển trong khu vực tối và nhận biết được khu vực cấm mà không cần đi vào. Một lần làm sạch mất khoảng 12 phút.

Đối với Roborock S5 Max, thuật toán di chuyển đã được thay đổi. Robot trước tiên di chuyển xung quanh toàn bộ khu vực có thể tiếp cận dọc theo chu vi, sau đó bắt đầu làm sạch theo một chuyển động uốn lượn duy nhất. Nó làm sạch xung quanh tất cả các chân ghế, hầu như không chạm vào bất kỳ chướng ngại vật nào và tránh khu vực bị hạn chế.

Một quan sát khác: robot hút bụi iRobot Roomba i7+ chỉ đi một chiều phía sau ghế sofa, trong khi Roborock S5 Max đi hai lượt qua lại trong cùng một khu vực, nghĩa là nó đã làm sạch khu vực hẹp hơn một cách kỹ lưỡng hơn. Sau đó, robot đi lượt thứ hai trên toàn bộ khu vực và quay trở lại trạm sạc. Quá trình này mất hơn 18 phút, nhưng một lần nữa, nó đã làm sạch được một khu vực lớn hơn.

So sánh #3 – Định hướng trong không gian nhiều phòng

Cuối cùng, tôi muốn so sánh cách robot hút bụi sử dụng công nghệ lidar và camera lập bản đồ toàn bộ ngôi nhà và thời gian chúng cần để làm sạch khu vực đó. Trong trường hợp của chúng tôi, đó là năm phòng với tổng diện tích khoảng 40 mét vuông. Diện tích làm sạch hiệu quả là khoảng 35 mét vuông.

Camera của iRobot tính toán diện tích bề mặt là 27 mét vuông, mặc dù diện tích thực tế khoảng 35 mét vuông. Tuy nhiên, độ chính xác tính toán cao và hình dạng phù hợp với môi trường nhà thực tế. Robot làm sạch khu vực này trong một lần đi qua trong khoảng 50-55 phút, dừng lại ở những khu vực đặc biệt bẩn được phát hiện bởi cảm biến quang học.

Công nghệ lidar của Roborock đã tạo ra một căn phòng có hình dạng tương tự, nhưng tính toán diện tích chính xác hơn, ở mức 34 mét vuông, gần như trùng khớp với diện tích thực tế. Hơn nữa, nó chỉ cần 31 phút để làm sạch toàn bộ khu vực, nhanh hơn đáng kể.

Tóm lại, lidar tạo ra bản đồ chính xác hơn và cho phép di chuyển nhanh hơn trên toàn bộ khu vực có thể tiếp cận nếu có nhiều phòng. Hơn nữa, robot được trang bị lidar trong trường hợp của chúng tôi đã di chuyển qua các khu vực khó khăn một cách kỹ lưỡng hơn, chẳng hạn như khu vực giữa các chân ghế và không gian hẹp, tối phía sau ghế sofa. Robot được trang bị lidar cũng tiếp xúc nhẹ nhàng hơn với các vật thể, khiến chúng ít bị va chạm vào bộ phận bảo vệ hơn.

Nhân tiện, điều quan trọng cần lưu ý là sau một vài lần chạy robot có cameraĐặc biệt nếu bạn bật robot vào các thời điểm khác nhau trong ngày với mức độ ánh sáng khác nhau trong phòng, mô hình điều hướng của robot sẽ được tự động phát triển, và ngay cả vào ban đêm, nó vẫn có thể bao phủ toàn bộ khu vực có sẵn mà không bỏ sót bất kỳ khu vực nào. Vì vậy, iRobot Roomba i7+ có thể gặp sự cố điều hướng ở những khu vực thiếu sáng chỉ trong quá trình chạy thử. Vấn đề này sẽ được giải quyết sau đó.

Tóm lại là thế này:

Tóm lại, chúng ta hãy cùng điểm qua những tính năng nổi bật của máy hút bụi robot với khả năng điều hướng chính xác dựa trên công nghệ lidar và camera.

Dù sao đi nữa, cả hai loại điều hướng đều cho phép lập bản đồ chính xác căn phòng và tối đa hóa hiệu quả làm sạch của robot. Các robot được so sánh có thể lưu trữ nhiều bản đồ làm sạch trong bộ nhớ, điều này rất hữu ích cho những ngôi nhà hai tầng. Chúng cũng hỗ trợ làm sạch sau khi sạc, phân vùng phòng để lên lịch làm sạch từng phòng và khả năng thiết lập vùng cấm và vùng cần làm sạch trên bản đồ.

Đồng thời, lidar tạo ra bản đồ chính xác hơn, do đó nó làm sạch nhanh hơn và để lại ít khu vực bị bỏ sót nhất. Như bạn thấy, không có vấn đề nghiêm trọng nào khi làm việc với gương. Tuy nhiên, vẫn có những cách để tránh việc lập bản đồ không chính xác, chẳng hạn như dán một lớp màng bảo vệ lên gương ở vị trí đặt lidar để ngăn các tia hồng ngoại vô hình của cảm biến phản xạ.

Về độ bền của chính thiết bị đo khoảng cách bằng laser, các robot chất lượng cao, như Roborock, được trang bị lidar đáng tin cậy, vì vậy chúng sẽ hoạt động lâu dài. Tuy nhiên, không ai chịu trách nhiệm cho các robot Trung Quốc không rõ nguồn gốc, và trong những trường hợp này, hệ thống định vị có thể bị hỏng sớm hơn. Và đừng quên về chiều cao; hiện không có robot mỏng nào được trang bị lidar, vì vậy đây có lẽ là nhược điểm đáng kể duy nhất.

Độ chính xác lập bản đồ của camera hơi kém hơn, đặc biệt là ở những khu vực lớn hơn 100 mét vuông. Những robot này cũng có xu hướng làm sạch chậm hơn. Tuy nhiên, camera ít có khả năng bị trục trặc và không ảnh hưởng đến chiều cao của robot. Các vấn đề về định hướng trong điều kiện ánh sáng yếu có thể xảy ra trong quá trình làm quen hoặc ở những mẫu robot mà camera chỉ đóng vai trò giả lập chứ không phải là thiết bị điều hướng thực sự.

Vậy nên, tôi cho rằng robot hút bụi có cảm biến lidar điều hướng tốt hơn, nhưng không đến mức tôi không nên cân nhắc các mẫu có camera. Điều này tùy thuộc vào từng trường hợp và phần lớn phụ thuộc vào loại robot hút bụi bạn chọn.

Dù sao đi nữa, vào năm 2020, hệ thống định vị tốt nhất là sự kết hợp giữa lidar và camera. Bạn có thể xem so sánh giữa hệ thống lidar và hệ thống lidar+camera trong video của chúng tôi:

Đến đây là hết phần chia sẻ của tôi. Chúc mọi người mua sắm vui vẻ!