Какие есть методы ориентации роботов пылесосов в пространстве?
Одним из самых важных параметров любого робота является система навигации. От неё зависит насколько корректно устройство будет перемещаться по Вашей квартире и строить её карту уборки. Сможет ли робот самостоятельно парковаться на зарядку, продолжать уборку после дозарядки, и преодолевать сложности (в виде носков, проводов, скопления стульев и т.д.), и самое главное замечать сюрпризы оставленные домашними животными. Важно понимать, что система ориентации состоит из большого количества сенсоров, но определяющим является основной модуль навигации. Для понимания эффективности навигации мы обозначили её звёздами по семибалльной шкале и начинаем с самого простого способа.
Вы всегда можете отфильтровать модели с нужной навигацией в нашем каталоге
Зачем вообще нужна навигация?
Робот без навигации после запуска просто хаотично ездит в разные стороны до полной разрядки и потом останавливается. Часто в таких моделях установлены лишь датчики касания бампера или инфракрасные датчики приближения к препятствию, которые дают понять, что робот во что-то упёрся. После чего он разворачивается в случайном направлении и снова едет вперёд. При этом скорость перед столкновением часто не уменьшается, поэтому есть риск немного повредить мебель и стены. И тем не менее, на небольшой ограниченной площади, скажем в пределах одной комнаты, это имеет свой эффект, и в большинстве случаев комната всё же остаётся убранной. Роботов без навигации уже практически невозможно найти на рынке, потому что их малая эффективность чаще всего не стоит вложенных денег.
★☆☆☆☆☆☆
Гироскопическая навигация
Роботов с ориентацией на базе гироскопа тоже уже почти не осталось. Такой робот часто способен убрать змейкой площадь средних размеров (но не очень сложную), после чего самостоятельно вернётся на базу. Но работает это не всегда и не на любой площади, и вот почему. Обычно в таких роботах установлены: гироскоп (определяет направление), датчик скорости движения, датчики касания бампера и датчики обрыва. Направление и скорость помогают вычислять траекторию движения и пройденную дистанцию.
Другие датчики выявляют границы уборки (стены, обрывы, мебель и т.д.). Таким образом робот может неплохо убрать, а некоторые даже отобразить карту уборки в смартфоне. Однако всё это вычисляется достаточно приблизительно, так что с точностью у них проблемы, а достаточно сложные участки вообще могут сильно запутать робота. Расхождение карты с реальностью станет слишком сильным, что непременно скажется на уборке. Однако, если площадь не очень большая, а обстановка простая и понятная, то такой навигации будет достаточно.
★★☆☆☆☆☆
Оптический гироскоп (SLAM, vSLAM)
Такие роботы также уже почти вытеснены с рынка. Данный тип навигации позволяет убрать большую площадь со сложной планировкой, не оставляя неубранных участков, после чего самостоятельно вернётся на базу. А если заряда батареи не хватит на всю площадь, то один раз заехать на базу, дозарядиться, и продолжить уборку. Кроме основного модуля (камеры), такие роботы обычно имеют большой спектр других датчиков, так что им не страшны обрывы, скопления стульев и другое.
Недостатками такой системы являются не самая лучшая точность, из-за чего допустимы небольшие погрешности карты и робот может периодически ударяться об мебель. В темноте могут происходить сбои работы и для работы камеры нужно хоть какое-то освещение. С такой моделью Вам будет доступна хорошая карта уборки, и возможность наносить на неё виртуальные ограничители. Это полезная функция, если есть необходимость ограничить доступ к нежелательным участкам.
★★★☆☆☆☆
Лазерная навигация (LiDAR, DToF, LDS)
Позволяет убирать большие сложные площади, не заезжая по несколько раз в одно место, и не оставляя неубранных участков, после чего самостоятельно вернётся на базу. Если заряда батареи не хватит на всю площадь, несколько раз заезжать на базу, дозарядиться, и продолжать уборку. Таким образом площадь уборки ограничивается лишь местом в пылесборнике. Кроме основного модуля (Лидара), такие роботы обеспечены большим спектром других датчиков, включая датчик обнаружения ковров, и ничем не уступая роботам из предыдущей категории.
Но кроме этого они очень точные, и составляют отличную карту уборки. А кроме возможности наносить виртуальные ограничители, вам будет доступна покомнатная разбивка карты. Это открывает большие возможности при составлении графика уборки (например, с утра пылесосить коридор и кухню, днём спальни, а вечером гостиную) или просто отправлять робота убирать конкретную комнату. К тому же таким моделям свойственно запоминать несколько карт уборки, что позволяет комфортно использовать его на разных этажах, или даже в разных помещениях, сохраняя настройки каждой из них.
★★★☆☆☆☆
Лазерная 3D навигация (PreciSense LiDAR)
На самом деле тот же LDS модуль, но сканирующий уже не полоску по периметру, а большую часть пространства. Благодаря чему пользователь имеет возможность просматривать объёмную модель помещения, вместо плоской карты.
★★★★☆☆☆
LDS + Обнаружение объектов
Перечисленные выше способы навигации не способны фиксировать всё, что находится ниже уровня корпуса робота, в то время как в реальности могут встречаться удлинители, провода, обувь и предметы интерьера. До появления этой функции необходимость предварительной подготовки площади перед уборкой была сама собой разумеющейся. Дело в том, что роботы могут наматывать на щётки провода, засасывать носки и игрушки, после чего робот выдаёт ошибку, и ждёт вашего вмешательства. Поэтому перед уборкой необходимо максимально убрать эти вещи с пола. Но с появлением фронтального модуля обнаружения объектов забытые вещи на полу больше не помешают уборке.
Как это работает? Ко всем преимуществам лазерной навигации добавляется дополнительный модуль в виде 3D сканера и неактивной камеры на передней части бампера. Эта функция призвана избегать и минимизировать контакт робота с крупными предметами. Роботы с такими системами практически не касаются мебели, стараются аккуратно обходить предмет на полу, но эта система не фиксирует мелкие предметы и самое неприятное - не обнаруживает сюрпризы от домашних животных. С этим могут справиться системы которые мы описали ниже.
★★★★★☆☆
LDS + Активная камера (AIVI, ReactiveAl, 3Dian)
Данная система включает все преимущества лазерной навигации и модуль с активной камерой на передней части бампера. Данный модуль уже не только обнаруживает, но и распознаёт как крупные, так и мелкие предметы на полу. Активная камера уже способна распознать сюрпризы от домашних животных и с большей вероятностью, избежать контакта робота с ними. К тому же, к камере робота можно подключиться для видеотрансляции через его камеру, и управлять им от первого лица.
Недостатком такой системы является то, что робот, объезжая подобные предметы, оставляет неубранные участки достаточно большого диаметра вокруг них, что сказывается на качестве уборки, особенно если их много. И тем не менее, если вы хотите чтобы вся площадь была убрана без пробелов, вам придётся собрать с пола предметы, которые будет объезжать робот, или отключить эту функцию.
★★★★★★☆
3D структурированный свет
Обычно используется в премиальных моделях вместе с лазерным модулем (LiDAR, DToF, LDS), и активной камерой. Робот проецирует на пол невидимую сетку инфракрасного света и анализирует, как она деформируется. Это позволяет точно определять форму и высоту предметов. Благодаря такой системе робот хорошо распознаёт небольшие объекты (игрушки, кабели, обувь) даже при слабом освещении.
★★★★★★★
Бинокулярное зрение (Stereo Vision)
Система из двух камер, которая работает как человеческие глаза. Сравнивая два изображения, робот определяет расстояние до объектов и их форму. Даёт очень точное распознавание предметов. Может немного хуже работать в полной темноте, но это легко решается за счёт подсветки. Обычно данная система даёт самое точное в отрасли обнаружение и распознавание предметов, выявляя даже маленькие детали размером от 1 см. Также данный модуль даёт роботам возможность распознавать пятна на полу и разлитые жидкости. Именно этому типу навигации нет равных в распознавании сюрпризов, оставленных домашними животными.
+★
Боковые датчики VertiBeam
Этот сенсор не является отдельным типом навигации, а всегда выступает дополнением к какому-то из перечисленных, но о нём тоже стоит написать, потому что он сильно влияет на качество уборки. Не стоит путать его с обычными боковыми сенсорами, которые измеряют расстояние до стены, это намного более крутой модуль. Это специальные лазерные или инфракрасные сенсоры сбоку робота, что не просто измеряют расстояние до вертикальных поверхностей (стены, ножки мебели, провода), но и воспринимают их форму.
Это помогает роботу точно перемещаться вдоль неровных объектов, а не объезжать их с запасом. К тому же обычный боковой сенсор просто не заметит провод от зарядки, а робот с датчиком VertiBeam объедет его чётко, не оставляя лишних неочищенных участков вокруг предметов, которые встречаются на полу.
Остались вопросы?
