Что лучше лидар или камера в роботе пылесосе

Сравнение навигации роботов-пылесосов: лидар против камеры

Приветствую всех читателей сайта Роботобзор! В пределах этой статьи мы сравним два самых точных типа навигации роботов-пылесосов: на базе лидара и на базе камеры. Такой навигацией оснащены в большей степени модели среднего и премиального ценового сегмента. Это связано с высокой стоимостью самих датчиков. Некоторые бренды используют исключительно камеру в своих флагманских моделях, а некоторые исключительно лидар. Сейчас мы как раз и проведем сравнение, испытав навигационную систему топовых iRobot Roomba i7+ и Roborock S5 Max. Итак, давайте же разберемся, что лучше: лидар или камера для навигации.

Кратко о навигации

Для начала вкратце рассмотрим, что собой представляет точная навигация на базе лидара и камеры, и какие особенности у этих двух систем.

Лидар в роботах-пылесосах устанавливается сверху на корпусе. Он представляет собой некую «башенку» с вращающимся лазерным дальномером внутри. Или как его еще называют, LDS датчик.

Этот лазерный дальномер вращается на 360 градусов с высокой скоростью, сканируя объекты вокруг себя, рассчитывая расстояние до них и выстраивая точную карту помещения.

Робот-пылесос с лидаром

Особенности лидара – это одинаковая точность навигации при любом уровне освещения, т.е. как днем, так и ночью. Кроме этого технология лазерного сканирования более точная. К недостаткам относят более частый выход из строя лидара из-за наличия вращающегося механизма, а также проблемы со сканированием зеркальных покрытий. Это могут быть зеркальные дверцы шкафов в комнате или хромированные ножки стульев. Кроме этого чаще всего роботы-пылесосы с лидаром по высоте достигают 10 см из-за этой самой башенки сверху, а соответственно проходимость роботов под мебелью уступает плоским моделям.

В свою очередь камера представляет собой визуальную систему навигации. Карта помещения строится за счет считывания и обработки изображений с камеры. Она сканирует потолок, делая множество изображений, и на основании этих данных строит план комнат.

Навигация на базе камеры более надежна в плане долговечности самой этой камеры и немного ниже по себестоимости. Кроме этого, камера не увеличивает высоту робота-пылесоса и есть модели, высотой всего около 7-8 см, что позволяет роботу проходить под низкой мебелью.

Навигация по камере

Недостатки визуальной навигации: при плохом уровне освещении или в слабоосвещенных местах камера простыми словами «слепнет». Да и точность визуальной навигации в любом случае уступает лазерному сканированию. Особенно, если потолок без ключевых визуальных меток, по которым и ориентируется робот.

Далее мы в одинаковых реальных условиях сравним лидар и камеру и посмотрим, с каким типом навигации роботы-пылесосы лучше выполняют свою работу.

Сравнение №1 – Ознакомительный проезд

Для того, чтобы максимально объективно протестировать навигацию роботов, мы создали несколько препятствий в тестовой комнате, а именно:

1. Установили зеркальную дверь шкафа-купе.
2. Сделали затемненную зону между стеной и диваном.
3. Разместили стул, детские игрушки и коробку, которые выступят в качестве препятствий на пути роботов. В коробку мы дополнительно вложили утяжелитель, чтобы легкое прикосновение роботом не сдвигало ее.

Препятствия в комнате

Сам тест показан на видео, рекомендуем его посмотреть:

В итоге получилось, что:

1. iRobot Roomba i7+ немного сдвинул все объекты на пути, убрал только вокруг одной из ножек стула, и в принципе прошел всю доступную площадь, в некоторых зонах даже дважды. На ознакомительный проезд роботу потребовалось чуть больше 10 минут. В затемненной зоне между стеной и диваном робот в этот раз проехал без проблем, но во время одного из тестов он все же немного запутался в темноте.
2. Roborock S5 Max с навигацией на базе лидара намного мягче прикасается к предметам, задел только одну игрушку. При этом проехал вокруг каждой из ножек стула и дважды проехал всю доступную площадь, разбив помещение на зоны. В темноте у него не возникло проблем с навигацией, а вот зеркальная дверца была определена роботом-пылесосом как продолжение комнаты, куда он не может попасть. Тем не менее это никак не повлияло на качество уборки всей доступной ему площади, просто появилась несуществующая часть карты. В само зеркало робот не бился и пытался туда пройти. Время ознакомительного проезда составило 19 минут, но робот построил более точную карту.

Сравнение №2 – Передвижение при сохраненной карте

Теперь посмотрим, насколько изменится алгоритм передвижения роботов после того, как они построили карту помещения и сохранили ее в памяти. Дополнительно открылась возможность устанавливать запретные зоны на карте, мы добавим по одной зоне, проверив как роботы на них реагируют. Наглядно все показано на видео (выше).

iRobot Roomba i7+ убирает змейкой зону за зоной. Вокруг ножек стульев он не убрал, в темной области проблем с навигацией не было, запретную зону распознал и не заехал в нее. На уборку в один проход потребовалось около 12 минут.

Что касается Roborock S5 Max, алгоритм движения поменялся. Робот первым делом проехал всю доступную площадь по периметру, а потом начал убирать продольной змейкой за один проход. Он убрал вокруг всех ножек стула, практически не касался препятствий и обходил стороной запретную зону. Еще одно наблюдение – iRobot Roomba i7+ за диваном проехал только туда и обратно, а Roborock S5 Max смог сделать два прохода туда и обратно в пределах этой же ширины зоны, т.е. он более тщательно убрал в узкой области. После этого робот пошел на второй проход всей доступной площади и вернулся на базу. Потратил чуть больше 18 минут, но опять-таки, покрыл бОльшую доступную площадь.

Передвижение робота при сохраненной карте

Сравнение №3 – Ориентация в многокомнатном помещении

Ну и последнее, что хотелось бы сравнить – как роботы-пылесосы на базе лидара и камеры строят карту всего дома и за сколько времени они убирают эту площадь. В нашем случае это 5 комнат общей площадью около 40 кв.м. Полезная площадь уборки около 35 к.в.м

Камера Айробота вычислила 27 кв.м, хотя по факту около 35 квадратов. Однако точность построения высокая, геометрия совпадает с реальной обстановкой в доме. Эту площадь робот в один проход убирает примерно за 50-55 минут, останавливаясь на особо загрязненных участках, которые сам определяет оптическим датчиком.

Лидар у Roborock построил такую же по геометрии комнату, при этом площадь вычислил более точно, 34 кв.м. что практически соответствует реальной. Кроме этого на уборку всей доступной площади ему понадобилось всего 31 минута, что значительно быстрее.

Ориентация роботов в многокомнатном помещении

В итоге можно сказать, что лидар точнее строит карту и позволяет быстрее пройти всю доступную площадь, если комнат несколько. При этом робот с лидаром в нашем случае тщательнее прошел в проблематичных местах, таких как область между ножками стула и узкий затемненный участок за диваном. И контакт с предметами у роботов с лидаром более мягкий, они реже ударяются бампером.

Кстати, важно заметить, что после нескольких проездов роботом с камерой, особенно если вы его будете включать в разное время суток при разном уровне освещения в комнатах, схема передвижения выработается автоматически и даже ночью робот сможет проезжать всю доступную площадь, не оставляя не убранных зон. Так что именно iRobot Roomba i7+ может столкнуться с проблемой в навигации в слабоосвещенных местах только при ознакомительном проезде. В дальнейшем эта проблема исчезает.

Подводим итог

В завершении выделим особенности роботов-пылесосов с точной навигацией на базе лидара и камеры.

В любом случае и тот, и другой тип навигации позволяет построить точную карту помещения и вывести уборку роботом на максимально эффективный уровень. Сравниваемые роботы могут сохранять несколько разных карт уборки в памяти, что актуально для двухэтажных домов, кроме этого поддерживается уборка после дозарядки, зонирование помещение на комнаты для покомнатной уборки по графику, а также возможность установки запретных зон и зон уборки на карте.

При этом всем лидар строит карту точнее, поэтому убирает быстрее и оставляет минимум пропущенных зон. Как вы убедились, критической проблемы при работе с зеркалом нет. В любом случае есть способы избежать построения карты с погрешностью, например, наклеить на зеркале на уровне лидара какую-нибудь защитную пленку, которая не будет отражать невидимые глазу инфракрасные лучи датчика.

Что касается долговечности самого лазерного дальномера, качественные роботы, те же Roborock, оснащены надежным лидаром, поэтому и прослужит такой робот долго. А вот за китайские неизвестные роботы никто не отвечает и в этом случае есть шанс, что навигация может выйти из строя быстрее. Ну и не забываем про высоту, тонких роботов с лидаром не бывает, поэтому это, наверное, единственный весомый минус, который может быть.

Камера слегка уступает точностью построения карты, особенно это чувствуется на больших площадях от 100 кв.м. и выше. Да и скорость уборки ниже у таких роботов. Но зато камера реже выходит из строя и не ворует высоту робота. А проблемы с ориентацией при слабом освещении могут наблюдаться либо при ознакомительном проходе, либо в тех моделях, у которых камера больше выступает муляжом, чем реальным органом навигации.

Так что я бы сказал, что роботы-пылесосы с лидаром лучше в плане навигации, но не настолько, чтобы вовсе не рассматривать модели с камерой. Все индивидуально и большей мере зависит от самого выбранного робота-пылесоса.

В любом случае, в 2020 году, самый лучший тип навигации, это установленные лидар и камера одновременно. Сравнение лидара и лидара+камеры вы можете увидеть на нашем видео:

Система навигации робота-пылесос: что лучше, лазер или камера?

Эффективность работы каждого робота-пылесоса, как известно, напрямую зависит от того, насколько качественно он «видит» окружающую обстановку и, соответственно, способен планировать свои действия в этой обстановке.

Именно поэтому компании-производители роботов-пылесосов стараются постоянно совершенствовать системы «зрения» новых моделей (подробнее о новинках — смотреть тут).

А таковых, то бишь систем навигации, которыми оснащаются роботы-пылесосы потребительского класса, в настоящее время существует две: лазерная и визуальная.

И в этой связи не может не возникать вопрос, какая из них лучше? А чтобы на него ответить и, следовательно, выбрать наиболее подходящую модель домашнего уборщика, надо просто вспомнить немного из того, чему нас всех учили на уроках физики в школе.

Итак, робот-пылесос со, скажем так, лазерным наведением в пространстве ориентируется по данным импульсного лазерного модуля сканирования, так называемого лидара (или LDS-датчика).

Этот фактически миниатюрный лазерный дальномер, который, вращаясь с высокой скоростью (очень высокой), непрерывно «сканирует» окружающее пространство в заданных плоскостях и по времени отражения лучей рассчитывает расстояния до препятствий, а встроенный компьютер на основе этой информации производит оценку относительного положения устройства и стоит маршрут его перемещения.

А с учетом того, что одно из главных преимуществ лидара — это точность, то считается, что роботы-пылесосы способны лучше ориентироваться в помещении, в том числе и в условиях полной темноты.

Но есть у лазерной системы позиционирования и как минимум два существенных недостатка. Во-первых, так как лазерный луч — это, прежде всего, именно луч, то у лидаров (любых) случаются постоянные проблемы с обнаружением «зеркальных» объектов (поверхностей с высокой отражающей способностью). Это может быть, к примеру, французское окно, больше напольное зеркало, ваза или даже лакированная ножка стола или стула.

А во-вторых, если домашний робот укомплектован недорогим механизмом вращения лидара, то надолго его может не хватить.

В свою очередь робот-пылесос, оснащенный визуальной системой навигации, в буквальном смысле смотрит на мир через объектив камеры и оценивает окружающую обстановку, считывая и обрабатывая оптические изображения, представляющие собой по сути сочетания световых точек разной яркости.

А так как оптические изображения выглядят по-разному под разными углами, а их анализ производится через сложный алгоритм и с высокой скоростью, то роботу-пылесосу этих данных вполне достаточно, чтобы создать точную карту помещения и эффективно по ней перемещаться.

Однако, как нетрудно догадаться, в темноте или при плохом освещении (например, под кроватью или под шкафом), когда света камере не хватает, робот-пылесос, оснащенный только визуальной системой навигации, попросту «слепнет» и теряет ориентацию.

Вот такая «картина маслом». Так что, вопрос, какая из систем навигации лучше, лазерная или визуальная, можно считать не совсем корректным. Каждая из них лучше, но только в определенных условиях. Поэтому топовые роботы-пылесосы оснащаются комбинированными системами (и лидаром, и камерой). Стоят они дороже, но зато такие модели и со своими задачами справляются гораздо лучше.

Что такое лидар в роботе-пылесосе?

Популярность роботов-пылесосов неимоверно растёт с каждым годом. А с ней возникает и потребность новых функций. Так, сегодня покупатели рассматривают для покупки модели с лидаром. Приборы с лазерной навигацией и возможностью построения и запоминания карт уборки стоят дороже, но существенно облегчают жизнь человеку.

Для чего нужен лидар в роботах-пылесосах?

Большинство известных компаний сегодня произвели хотя бы по одной модели с лазерным дальномером в комплекте. Их стоимость достаточно высока и начинается от 17 тысяч рублей, но это не останавливает от приобретения любителей настоящего комфорта.

Визуально лидар представляет собой небольшую башенку на корпусе робота-пылесоса.

Это и есть тот самый лазерный дальномер, о котором говорят производители. Принцип их работы довольно прост. Пылесос отправляет в пространство световые импульсы и рассчитывает время, за которое они достигнут препятствия. Это позволяет устройству определить точное расстояние до предметов мебели, стен и различных препятствий.

Полученные данные позволяют составить подробную карту помещения и выбрать оптимальные маршруты уборки. Гигиенические процедуры становятся чёткими и быстрыми, без лишних телодвижений прибора.

Кроме того, лидар вращается в горизонтальной плоскости и осматривает помещение ежесекундно на 360 градусов.

Современные роботы с лидаром ориентируются в пространстве и днём, и ночью. Они отлично определяются в комнате, в соотношении с пылесосами, оснащёнными камерами. При качественном обслуживании и своевременной замене деталей такое устройство прослужит три и более лет.

У лидара есть существенный минус — он не видит отражающих поверхностей. Если в комнате установлен шкаф с отражающими створками или зеркало в пол, он его не определит. Также не отмечаются в маршруте хромированные ножки мебели (к примеру, стульев или кухонного стола), что крайне неудобно. Однако с этой особенностью придётся смириться.

Популярные модели пылесосов с лидаром

Мы сделали небольшую подборку рейтинговых на сегодняшний день моделей роботов, оснащённых лазерным дальномером. Каждая из них получила множество хвалебных отзывов и рецензий на специальных сайтах и в опросниках производителей.

Roborock S6 MaxV

Флагманский экземпляр от Xiaomi, который ворвался на рынок бытовой техники в прошлом году. Его особенность заключается в одновременной работе лидара и камеры. Это не только позволяет распознавать предметы и препятствия на пути робота, но и следить за домом в ваше отсутствие, если устройство синхронизировано со смартфоном или планшетом.

Эксперты отмечают высокую функциональность, возможность влажной и сухой уборки, а также отличные технические характеристики. Но стоимость — около 55 тысяч рублей.

Xbot L7 Pro

Новинка на отечественном рынке. Совмещает в себе функционал для сухой и влажной чистки помещения. Он обладает многозадачностью пылесосов премиальных марок. При этом стоимость варьируется в пределах 50 тысяч рублей.

Очень удобно, что в этом роботе сохраняются маршруты уборки. Допускается использование повторно в следующий раз. Ёмкая батарея, бесшумность и дистанционное управление ещё более облегчают задачу по уборке квартиры.

Ecovacs Deebot Ozmo T8 AIVI

Флагманская модель с функционалом, практически полностью повторяющим лидера рейтинга. Он оснащён и лидаром, и камерой, отлично ориентируется в пространстве и грамотно составляет маршруты уборки.

Из минусов только высокая стоимость. Она начинается от 65 тысяч рублей, но предполагает удорожание. К примеру, если дополнительно купить станцию для самоочистки, цена вырастет до 80 тысяч рублей.

Okami U100 Laser

Хорошие технические характеристики за меньшую стоимость. Модель появилась на рынке два года назад и обладает функционалом премиальных марок. При этом цена на робота варьируется в пределах 43 тысяч рублей. Подходит для совмещённой уборки, управляется с мобильного приложения и регулируется мощность всасывания.

Большим плюсом считается докомплект в виде УФ-лампы. Она обеззараживает вымытые поверхности.

Genio Laser L800

Флагманская модель в линейке компании, увидевшая свет в 2020 году. Стоимость начинается от 35 тысяч рублей. За эти деньги производитель предлагает широкий функционал, автоматизированное управление через мобильное приложение или с помощью дистанционного пульта.

Подходит для влажной и сухой чистки поверхностей.

Современные модели роботов-пылесосов с датчиками и усовершенствованными щётками сильно облегчают жизнь и берут на себя задачу по уборке квартиры.