Porovnání navigace robotického vakua: Lidar vs. kamera

Zdravím všechny čtenáře webu robotvac.washerhouse.comV tomto článku porovnáme dva nejpřesnější typy robotické vakuové navigace: lidarovou a kamerovou. Tento typ navigace se obvykle nachází u modelů střední a prémiové cenové kategorie. To je způsobeno vysokou cenou samotných senzorů. Některé značky používají ve svých vlajkových modelech výhradně kamery, zatímco jiné výhradně lidar. Nyní tyto dva systémy porovnáme testováním navigačních systémů modelů nejvyšší třídy. iRobot Roomba i7+ A Roborock S5 MaxPojďme si tedy zjistit, co je lepší: lidar nebo kamera pro navigaci.

Stručně o navigaci

Nejprve si stručně zopakujeme, co je to přesná navigace založená na lidaru a kameře a jaké funkce tyto dva systémy mají.

Lidar v robotických vysavačích je namontován na horní části těla. Je to jakási „věžička“ s rotačním laserovým dálkoměrem uvnitř, známým také jako LDS senzor.

Tento laserový dálkoměr se otáčí vysokou rychlostí o 360 stupňů, skenuje objekty kolem sebe, vypočítává k nim vzdálenosti a vytváří přesnou mapu místnosti.

Mezi výhody lidaru patří stejná přesnost navigace za jakékoli úrovně osvětlení, tj. ve dne i v noci. Technologie laserového skenování je navíc přesnější. Nevýhody zahrnují častější selhání lidaru v důsledku otočného mechanismu a také problémy se skenováním reflexních povrchů. To může zahrnovat zrcadlové dveře skříněk v místnosti nebo chromované nohy židlí. Dále nejčastěji robotické vysavače s lidarem Díky věži nahoře dosahují výšky 10 cm, a proto je manévrovatelnost robotů pod nábytkem horší než u plochých modelů.

Kamera je zase vizuální navigační systém. Mapa místnosti se vytváří načtením a zpracováním snímků z kamery. Kamera skenuje strop, pořizuje několik snímků a na základě těchto dat vytváří půdorys místností.

Navigace založená na kameře je spolehlivější z hlediska odolnosti a je o něco levnější. Kamera navíc nezvyšuje výšku robotického vysavače; některé modely jsou vysoké pouze 7–8 cm, což umožňuje robotovi pohybovat se pod nízkým nábytkem.

Nevýhody vizuální navigace: za slabého osvětlení nebo ve špatně osvětlených prostorách kamera jednoduše „oslepne“. Navíc je přesnost vizuální navigace vždy horší než u laserového skenování, zvláště pokud stropu chybí klíčové vizuální vodítka, která by robot mohl použít.

Dále porovnáme lidarovou a kamerovou technologii za identických reálných podmínek, abychom zjistili, který typ navigace pomáhá robotickým vysavačům dosahovat lepších výsledků.

Srovnání č. 1 – Úvodní jízda

Abychom co nejobjektivněji otestovali navigaci robotů, vytvořili jsme v testovací místnosti několik překážek, a to:

1. Nainstalovali jsme zrcadlové dveře do šatní skříně.
2. Mezi zdí a pohovkou jsme vytvořili zatemněnou oblast.
3. Do cesty robotům jsme umístili židli, dětské hračky a krabici, které sloužily jako překážky. Na krabici jsme také přidali závaží, abychom zabránili jejímu pohybu, i když se jí robot lehce dotkne.

Samotný test je zobrazen ve videu, doporučujeme si ho prohlédnout:

V důsledku toho se ukázalo, že:

1. iRobot Roomba i7+ mírně pohnul všemi předměty, které mu stály v cestě, uklízel pouze kolem jedné z nohou židle a v podstatě pokryl celou přístupnou oblast, v některých oblastech dokonce dvakrát. Úvodní jízda robotovi trvala něco málo přes 10 minut. Tentokrát se robot bez problémů orientoval v zatemněné oblasti mezi zdí a pohovkou, ale během jednoho testu se ve tmě trochu zmátl.
2. Roborock S5 Max s navigací založenou na lidaru je k předmětům mnohem šetrnější a narazí pouze na jednu hračku. Také dvakrát objel každou nohu židle a celou přístupnou oblast pokryl, čímž místnost rozdělil na zóny. S navigací ve tmě neměl problém, ale robotický vysavač identifikoval zrcadlové dveře jako prodloužení místnosti, do kterého se nemohl dostat. To však neovlivnilo čisticí výkon celé přístupné oblasti; jednoduše vytvořil neexistující část mapy. Robot do samotného zrcadla nenarazil a pokusil se jím projet. Úvodní jízda trvala 19 minut, ale robot vytvořil přesnější mapu.

Porovnání č. 2 – Pohyb s uloženou mapou

Nyní se podívejme, jak se změní algoritmus pohybu robotů poté, co si vytvoří mapu místnosti a uloží ji do paměti. Také jsme přidali možnost nastavit na mapě zakázané zóny; budeme přidávat zóny jednu po druhé a testovat, jak na ně roboti reagují. Vše je názorně demonstrováno ve videu výše.

iRobot Roomba i7+ uklízí zónu po zóně serpentinovým vzorem. Neuklízel kolem nohou židle, neměl problémy s navigací v tmavé oblasti a rozpoznal zakázanou zónu, aniž by do ní musel vstoupit. Jeden úklid trval přibližně 12 minut.

U Roborocku S5 Max se změnil algoritmus pohybu. Robot se nejprve pohyboval po celém přístupném prostoru po obvodu a poté začal uklízet jediným, serpentinovým pohybem. Uklízel kolem všech nohou židle, sotva se dotýkal překážek a vyhýbal se omezené oblasti.

Další postřeh: iRobot Roomba i7+ provedl pouze jednosměrný průchod za pohovkou, zatímco Roborock S5 Max provedl dva průchody tam a zpět ve stejné oblasti, což znamenalo, že důkladněji vyčistil užší oblast. Poté robot provedl druhý průchod celou oblastí a vrátil se na svou základnu. Trvalo to něco málo přes 18 minut, ale opět vyčistil větší plochu.

Srovnání č. 3 – Orientace v prostoru s více místnostmi

A nakonec bych rád porovnal, jak robotické vysavače s lidarem a kamerou mapují celý dům a jak dlouho jim trvá úklid této oblasti. V našem případě se jedná o pět místností o celkové ploše asi 40 metrů čtverečních. Efektivní čisticí plocha je asi 35 metrů čtverečních.

Kamera iRobotu vypočítala plochu 27 metrů čtverečních, ačkoli skutečná plocha je přibližně 35 metrů čtverečních. Přesnost výpočtu je však vysoká a geometrie odpovídá skutečnému domácímu prostředí. Robot tuto plochu vyčistí v jednom průchodu přibližně za 50–55 minut a zastaví se na obzvláště znečištěných místech detekovaných jeho optickým senzorem.

Roborockův lidar vytvořil místnost se stejnou geometrií, ale plochu vypočítal přesněji, a to 34 metrů čtverečních, což je téměř shodné se skutečnou plochou. Navíc k vyčištění celé plochy potřeboval pouze 31 minut, což je výrazně rychlejší.

Lidar v konečném důsledku vytváří přesnější mapu a umožňuje rychlejší průchod celou přístupnou oblastí, pokud je místností více. Robot vybavený lidarem navíc v našem případě důkladněji procházel problematickými oblastmi, jako je oblast mezi nohama židle a úzký, tmavý prostor za pohovkou. Roboty vybavené lidarem také vytvářejí jemnější kontakt s předměty, což způsobuje, že méně často narážejí do nárazníků.

Mimochodem, je důležité poznamenat, že po několika průchodech robot s kamerou, zejména pokud jej zapínáte v různou denní dobu s různou úrovní osvětlení v místnostech, navigační vzorec robota se automaticky vyvine a i v noci bude schopen pokrýt celou dostupnou oblast, aniž by zanechal jakékoli nevyčištěné oblasti. Proto se iRobot Roomba i7+ může setkat s problémy s navigací ve špatně osvětlených prostorách pouze během zkušební jízdy. Tento problém bude později vyřešen.

Shrňme si to

Závěrem si pojďme zdůraznit vlastnosti robotických vysavačů s přesnou navigací založenou na lidaru a kameře.

V každém případě oba typy navigace umožňují přesné mapování místnosti a maximalizují efektivitu robotického úklidu. Porovnávaní roboti si mohou do paměti ukládat více úklidových map, což je užitečné pro dvoupatrové domy. Podporují také úklid po dobití, zónování místností pro plánovaný úklid po jednotlivých místnostech a možnost nastavit na mapě zóny „no go“ a úklidové zóny.

Zároveň lidar vytváří přesnější mapu, takže se čistí rychleji a zanechává minimum vynechaných oblastí. Jak vidíte, při práci se zrcadlem není žádný kritický problém. V každém případě existují způsoby, jak se vyhnout nepřesnému mapování, například nanesením ochranné fólie na zrcadlo v úrovni lidaru, aby se zabránilo odrazu neviditelných infračervených paprsků senzoru.

Pokud jde o odolnost samotného laserového dálkoměru, kvalitní roboti, jako je Roborock, jsou vybaveni spolehlivým lidarem, takže vydrží dlouho. Za neznámé čínské roboty však nikdo nenese odpovědnost a v těchto případech existuje možnost, že navigační systém selže dříve. A nezapomeňte na výšku; tenké roboty s lidarem nejsou k dispozici, takže je to pravděpodobně jediná významná nevýhoda.

Přesnost mapování kamery je mírně horší, zejména ve větších plochách o rozloze 100 metrů čtverečních a více. Tito roboti také obvykle uklízejí pomaleji. Kamera je však méně náchylná k selhání a neovlivňuje výšku robota. Problémy s orientací za slabého osvětlení se mohou vyskytnout buď během seznamovací prohlídky, nebo u modelů, kde kamera slouží spíše jako atrapa než jako skutečné navigační zařízení.

Takže bych řekl, že robotické vysavače s lidarem jsou v navigaci lepší, ale ne tolik, abych nezvažoval modely s kamerami. Všechno je individuální a do značné míry záleží na tom, jaký robotický vysavač si vyberete.

V každém případě je v roce 2020 nejlepším navigačním systémem kombinovaný systém lidar a kamera. Porovnání systémů lidar a lidar+kamera si můžete prohlédnout v našem videu:

To je ode mě vše. Všem přeji příjemné nakupování!