機器人吸塵器導航對比：雷射雷達 vs. 攝影機

向本網站的各位讀者問好 robovac.washerhouse.com本文將比較兩種最精準的機器人吸塵器導航方式：雷射雷達導航和攝影機導航。這兩種導航方式通常應用於中高階機型，因為感測器本身成本較高。一些品牌在其旗艦機型中完全採用攝像頭，而另一些品牌則完全採用光達。接下來，我們將透過測試頂級機型的導航系統來比較這兩種方式。 iRobot Roomba i7+ 和 Roborock S5 Max那麼，讓我們來弄清楚哪種導航方式更好：光達還是攝影機。

導航簡述

我們先簡單回顧一下基於光達和攝影機的精確導航是什麼，以及這兩個系統有哪些特點。

機器人吸塵器中的雷射雷達安裝在機身頂部。它是一種「砲塔式」裝置，內部裝有可旋轉的雷射測距儀，也稱為LDS感測器。

這款雷射測距儀高速旋轉 360 度，掃描周圍的物體，計算到它們的距離，並創建房間的精確地圖。

光達的優點在於無論光照條件如何，都能保持相同的導航精度，即無論白天或夜晚。此外，雷射掃描技術更加精確。其缺點包括由於旋轉機構導致雷射雷達故障率較高，以及掃描反射表面時遇到的問題。例如，房間裡的鏡面櫥櫃門或鍍鉻椅子腿等都可能造成掃描困難。此外，大多數情況下，雷射雷達的掃描精度會受到影響。 配備光達的機器人吸塵器 由於頂部有砲塔，它們的高度達到 10 厘米，因此，這些機器人在家具下的機動性不如扁平型號。

攝影機本身就是一個視覺導航系統。它透過讀取和處理攝影機拍攝的圖像來建立房間地圖。相機掃描天花板，拍攝多張影像，並利用這些資料創建房間的平面圖。

基於攝影機的導航方式在攝影機耐用性方面更可靠，而且價格略低。此外，攝影機不會增加掃地機器人的高度；有些型號只有7-8公分高，可以讓機器人輕鬆穿梭於低矮家具下方。

視覺導航的缺點：在光線昏暗或光線不足的環境下，攝影機會「失靈」。此外，視覺導航的精確度始終不如雷射掃描，尤其是在天花板缺乏機器人可利用的關鍵視覺線索時。

接下來，我們將在相同的真實世界條件下比較光達和攝影機技術，看看哪種導航方式能幫助機器人吸塵器表現得更好。

比較一：入門駕駛體驗

為了盡可能客觀地測試機器人的導航能力，我們在測試室內設置了幾個障礙物，如下：

1. 我們安裝了一扇帶鏡子的衣櫃門。
2. 我們在牆壁和沙發之間營造了一個暗區。
3. 我們在機器人行進路線上放置了一把椅子、一些兒童玩具和一個箱子作為障礙物。我們還在箱子上加了重物，以防止即使機器人輕輕觸碰它，箱子也不會移動。

影片中展示了測試過程，我們建議您觀看：

結果證明：

1. iRobot Roomba i7+ 輕輕移動了路徑上的所有物體，只繞著其中一把椅子腿進行了清潔，基本上覆蓋了所有可清潔區域，甚至在某些區域清潔了兩遍。機器人花了 10 多分鐘完成了首次清潔。這次，機器人順利地穿過了牆壁和沙發之間的黑暗區域，但在一次測試中，它在黑暗中似乎有些迷路。
2. Roborock S5 Max 採用光達導航，對物體更溫和，只撞到一個玩具。它繞著每條椅子腿轉了一圈，併兩次清掃了整個可清潔區域，將房間劃分成不同的區域。它在黑暗中也能輕鬆導航，但這款掃地機器人將鏡面門識別為房間的延伸部分，因此無法進入。不過，這並沒有影響整個可清潔區域的清潔效果；它只是在地圖上創建了一個不存在的部分。機器人並沒有撞到鏡子本身，而是試圖穿過鏡子。首次清掃耗時 19 分鐘，但機器人創建了一個更精確的地圖。

對比二－使用已儲存的地圖進行移動

現在讓我們看看機器人建立房間地圖並將其保存到記憶體後，它們的移動演算法會發生怎樣的變化。我們還添加了在地圖上設置禁區的功能；我們將一次添加一個禁區，並測試機器人對這些禁區的反應。以上所有內容都在上面的影片中清晰地演示過了。

iRobot Roomba i7+ 以蛇形路線分區域清潔。它不會繞著椅子腿清潔，在黑暗區域也能正常導航，並且能夠識別禁區而不進入。單次清潔大約需要 12 分鐘。

至於 Roborock S5 Max，其運動演算法有所改變。機器人首先沿著週邊移動一圈，覆蓋整個可清潔區域，然後以一條蛇形路線開始清掃。它繞著所有椅子腿進行了清潔，幾乎不碰到任何障礙物，並避開了禁區。

另一點觀察：iRobot Roomba i7+ 只在沙發後面單次清掃了一遍，而 Roborock S5 Max 則在同一區域內來回清掃了兩遍，這意味著它對較窄區域的清潔更加徹底。之後，機器人又對整個區域進行了一次清掃，然後返回充電座。整個過程耗時略超過 18 分鐘，但它的清掃面積更大。

比較三：多房間空間中的朝向

最後，我想比較一下基於雷射雷達和攝影機的掃地機器人如何繪製整棟房屋的地圖，以及它們清潔該區域所需的時間。我們家有五個房間，總面積約40平方公尺。有效清潔面積約35平方公尺。

iRobot的攝影機計算出的面積為27平方米，而實際面積約為35平方米。不過，計算精度很高，幾何形狀也與實際居家環境相符。機器人一次清掃大約需要50-55分鐘，並在光學感測器偵測到特別髒的區域停止。

Roborock 的雷射雷達創建了一個幾何形狀相同的房間，但計算出的面積更加精確，為 34 平方米，與實際面積幾乎完全一致。此外，它僅用了 31 分鐘就完成了整個區域的清潔，速度顯著提升。

最終，光達能夠產生更精確的地圖，並且在涉及多個房間的情況下，可以更快地遍歷整個可通行區域。此外，在我們測試的案例中，配備光達的機器人能夠更徹底地穿越一些難以到達的區域，例如椅子腿之間的縫隙以及沙發後面狹窄昏暗的空間。配備光達的機器人與物體的接觸也更加柔和，因此碰撞保險桿的次數也更少。

順便說一句，值得注意的是，經過幾次傳球之後… 帶有攝影機的機器人尤其是在一天中不同時間段、不同房間光線條件下開啟掃地機器人，它的導航模式將自動形成，即使在夜間，也能覆蓋所有可用區域，不留任何死角。因此，iRobot Roomba i7+ 可能僅在試用期間在光線昏暗的環境中遇到導航問題。此問題將在後續版本中解決。

讓我們總結一下。

總之，讓我們重點介紹一下基於雷射雷達和攝影機的精準導航機器人吸塵器的特點。

總之，這兩種導航方式都能精準繪製房間地圖，最大限度地提高機器人的清潔效率。這兩款機器人可以在記憶體中儲存多張清潔地圖，這對於兩層樓的住宅來說非常實用。它們還支援充電後自動清潔、房間分區（可按房間定時清潔）以及在地圖上設置禁區和清潔區域的功能。

同時，光達能夠產生更精確的地圖，因此清潔速度更快，遺漏區域也更少。由此可見，使用鏡子進行清潔並無重大問題。當然，也有一些方法可以避免地圖繪製不準確，例如在雷射雷達所在位置的鏡子上貼一層保護膜，以防止感測器發出的不可見紅外線反射。

關於雷射測距儀本身的耐用性，像石頭科技這樣的高品質機器人配備了可靠的雷射雷達，因此使用壽命較長。然而，對於來路不明的中國產機器人，沒有人負責，在這種情況下，導航系統可能更容易出現故障。此外，高度也是一個需要考慮的因素；目前市面上還沒有配備光達的超薄機器人，這可能是其唯一顯著的缺點。

該攝影機的測繪精度略遜一籌，尤其是在100平方公尺及以上的較大區域。這些機器人的清潔速度也往往較慢。然而，該攝影機故障率較低，且不會影響機器人的高度。在光線較暗的環境下，尤其是在熟悉操作演示期間，或者在一些攝影機更像是模型而非真正導航設備的型號中，可能會出現方向識別問題。

所以，我覺得配備光達的掃地機器人導航性能更好，但優勢並不明顯，所以配備攝影機的型號也值得考慮。這完全取決於個人情況，很大程度上取決於你選擇的掃地機器人型號。

總之，在2020年，最佳導航系統是光達和攝影機結合的系統。您可以在我們的影片中看到光達系統和光達+攝影機系統的對比：

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