Несмотря на то, что роботы-пылесосы уже давно известны на рынке и есть во многих домах, когда смотришь на то, как они работают, все еще остается ощущение чего-то фантастического. Тем более что современные модели значительно превосходят по принципу работы своих предшественников. И один из главных вопросов, который задают многие наблюдатели, – это то, как робот-пылесос ориентируется. О навигации устройства также важно знать, если вы решили купить и сморите какие присутствуют роботы уборщики сейчас на рынке, поскольку от этого зависит его эффективность в тех или иных условиях, а также стоимость. Рассмотрим, как робот-пылесос ориентируется и преодолевает препятствия.
Навигация робота-пылесоса
Навигация робота-пылесоса – это электронная система, которая позволяет устройству ориентироваться в пространстве, что необходимо для качественной уборки. Задача хорошей навигации – обеспечить понимание своего местоположения в пространстве в данный момент времени, создать эффективный алгоритм уборки и обходить препятствия, расположение и тип которых могут меняться.
Самый простой тип навигации робота-пылесоса – случайные движения
Такие модели, пожалуй, на рынке уже встречаются редко, однако первые роботы-пылесосы обладали именно такой примитивной навигацией. Устройство начинает движение прямо, приступает к уборке и не понимает, где именно и в каком пространстве оно находится. Рано или поздно робот наталкивается на своем пути на препятствие, датчик на бампере фиксирует столкновение и меняет направление на любое случайное. Движение продолжается прямо до следующего препятствия, где он снова изменит направление.
Недостаток такой навигации очевиден – поскольку отсутствует позиционирование робота в пространстве, он может несколько раз проходить одну и ту же зону и убирать ее. А если геометрия помещения сложная, далекая от простого прямоугольника, то могут остаться неубранные зоны.
Навигация с помощью гироскопа и одометра
Гироскоп в роботе-пылесосе – это электронный прибор, который умеет определять направление, наличие или отсутствие движения. Одометр – это прибор, фиксирующий количество оборотов, сделанных колесами или электродвигателем робота. Если вы решили купить роботы-пылесосы с гироскопом, то сможете значительно сэкономить на этом, поскольку на сегодня такая навигация является простой из доступных.
Суть навигации схожа с первым вариантом. Робот начинает двигаться прямо. Когда он наталкивается на препятствие, он поворачивает. При этом робот-пылесос с гироскопом фиксирует, на сколько именно градусов и в каком направлении выполняется поворот. Робот прекращает этот маневр только тогда, когда поворот осуществляется на нужный угол. Затем он снова продолжает движение прямо, до следующего препятствия. Одновременно работает и одометр, который определяет, какое именно расстояние проехал робот, появится ли сейчас на его пути стена. И благодаря этим данным корректируется траектория движения робота-пылесоса.
То есть, если в первом случае робот двигался в любом направлении и на любое расстояние бесконтрольно, то здесь эти движения регулируются с помощью гироскопа и одометра. Робот движется не хаотично, а зигзагами, по ровным линиям. Это позволяет уменьшить количество повторных проходов по одной и той же зоне и количество неубранных участков. Робот-пылесос с помощью такой навигации создает приблизительную карту комнаты.
Одним из преимуществ такой ориентации, которого нет у многих роботов-пылесосов с более продвинутой навигацией, является небольшая высота устройства. Это позволяет ему проходить под низкой мебелью и другими труднодоступными местами.
Ориентация с помощью лидара
Лидар – это лазерная навигация, осуществляемая специальным радаром, излучающим невидимые лучи. Наш опыт показывает, что сегодня роботы-пылесосы с лидаром – одни из самых популярных на рынке Украины, поскольку имеют приемлемую стоимость и относительно хорошую навигацию.
Навигация с помощью лидара работает по следующему алгоритму:
- Лидар оснащен дальномером, излучающим невидимый лазерный луч. Он вращается со скоростью несколько оборотов в секунду.
- Дальномер фиксирует расстояния до стен и других препятствий и всегда предоставляет актуальную информацию об этом.
- С помощью полученных данных робот составляет карту комнаты, которую запоминает и часто может корректировать в случае изменения обстоятельств.
- Роботы-пылесосы с построением карты, заранее прокладывают оптимальный маршрут для уборки, после чего начинается выполнение программы.
- При обнаружении неожиданных препятствий, которых раньше не было, устройство может изменить свой алгоритм и обойти их.
Стоит понимать, что лазерный луч лидара невидим для человека и всех домашних питомцев, в том числе и в темноте. Поэтому он не доставляет никаких неудобств. Лидарная навигация решает одну из главных проблем предыдущих способов ориентации – полностью исключаются повторная уборка зон и неубранные участки. Кроме того, есть и другое преимущество – это робот-пылесос с построением карты помещения; во многих моделях она доступна пользователю в смартфоне. Там, при необходимости, пользователь может управлять ею – создавать зоны, которые убирать не нужно, а также добавлять участки, требующие уборки, если робот изначально определил их как не подлежащие обслуживанию. Поэтому становится очевидным, зачем лидар в роботе-пылесосе – для улучшенной и относительно недорогой навигации.
Нужен ли лидар в роботе-пылесосе? Решить этот вопрос нужно, оценив и недостатки технологии. Чтобы лидар был эффективным, он должен располагаться чуть выше уровня корпуса робота-пылесоса, в башенке. Это увеличивает высоту устройства и уменьшает его зону действия – под очень низкой мебелью пылесос может уже не пройти. Однако некоторые производители решают эту проблему, изготавливая складные лидары – когда робот-пылесос обнаруживает низкую мебель перед собой, лидар частично втягивается в корпус. От этого немного уменьшается угол обзора навигации, но это не мешает убирать в труднодоступных местах. Однако конструкция такого лидара усложняется, что сказывается и на стоимости.
Ориентация с помощью датчика ToF
Аббревиатура ToF расшифровывается как «time of flight» и переводится как «время пролета». Датчик является аналогом лидара, но более простым. Разница заключается в том, что он излучает не лазерный луч, а световой, чаще всего невидимый, инфракрасный. ToF-радар также постоянно вращается и предоставляет актуальную информацию о пространстве и препятствиях. Она используется для построения навигационной карты. Многие роботы-пылесосы с управлением со смартфона, оснащенные ToF-навигацией, предоставляют пользователю полноценную карту в приложении. Ее можно редактировать при необходимости.
ToF-навигацию можно назвать бюджетным вариантом лидара – многие модели действительно более доступны по цене. Однако у нее есть свои минусы, которых у лидара нет. А именно:
- стеклянные и зеркальные поверхности могут вводить робота в заблуждение, он их не увидит;
- в моменты, когда помещение ярко освещено солнцем, навигация может ухудшиться;
- видео- и фотосъемка в помещении с роботом-пылесосом, работающим с ToF-навигацией, зафиксирует его ИК-лучи, которые испортят кадр.
Навигация с помощью камеры
Навигация с помощью камеры – самая современная, самая сложная и самая совершенная. Поэтому, если вы отдаете предпочтение роботу-пылесосу с камерой, будьте готовы к значительным расходам – в магазинах Киева их большой выбор, и они относятся к премиальному сегменту.
Такие модели пылесосов не просто снимают изображение с помощью встроенной камеры. Мини-компьютер анализирует полученное изображение, распознает его и определяет, что именно изображено – стена, детская игрушка, кабель на полу или что-то другое. На основе полученных данных робот строит карту помещения и разрабатывает наиболее эффективный алгоритм уборки. А также выбирает способ обхода препятствий. Карта доступна пользователю в приложении, и при необходимости ее можно редактировать.
Несмотря на эффективность такой технологии навигации, при выборе робота-пылесоса некоторые пользователи отказываются от нее и отдают предпочтение вариантам на одно поколение ниже – лидарам или ToF. И дело здесь не только в сложности технологии и стоимости, но и в конфиденциальности. Никто не хочет, чтобы устройство снимало их помещение, ведь будет видно не только пол, но и всех жильцов, а также их действия. Даже если данные не передаются в интернет, робот теоретически может быть взломан. Однако в противовес этим опасениям стоит отметить, что производители тестируют и совершенствуют свое программное обеспечение и создают защищенные системы, взлом которых маловероятен.
Еще один недостаток – сложность работы в темноте. Ведь камера работает как человеческий глаз и видит только при хорошем освещении. Поэтому в темное время суток навигация может затрудниться. Чтобы этого не произошло, стоит выбирать модели, оснащенные камерой с ночным видением. Однако сложность электроники и стоимость от этого возрастают.
Преимущество такого робота заключается в том, что часто камеру можно спрятать внутри корпуса, и тогда нет необходимости в высокой башенке. Поэтому он часто имеет небольшую высоту и может проезжать под низкой мебелью.
Еще одно преимущество – возможность видеонаблюдения. Это ответ на вопрос, зачем камера на роботе-пылесосе. Такие роботы-пылесосы часто имеют доступ к интернету. И пользователи через мобильное приложение могут следить за своей жилой площадью или домашними питомцами во время своего отсутствия из любого места, где есть интернет. А если вы пользуетесь многофункциональным роботом-полотером с камерой, то он становится универсальным инструментом. Можно заранее провести уборку в помещении, как автоматически, так и вручную, и не только собрать пыль, но и помыть пол.
Как робот-пылесос строит карту помещения и для чего она нужна
Возможность строить карту помещения доступна роботам-пылесосам с лидаром, ToF-датчиком, камерой или другой продвинутой навигацией. Карта строится на основе данных, полученных навигационным прибором с помощью бортового мини-компьютера, и хранится во встроенной памяти. Карта помещения необходима для:
- Основная задача – дать роботу возможность понять особенности помещения и построить алгоритм уборки, который расходует как можно меньше энергии аккумулятора и времени, а при этом обеспечивает хороший результат. Если вы заказываете роботы-пылесосы с влажной уборкой в интернет-магазине, то карта также позволяет оптимизировать расход моющего средства. Это важно, если помещение большое.
- Если пылесос подключается к мобильному телефону через приложение, то карта всегда доступна и там. Это дает пользователю возможность вручную оптимизировать уборку. Он может указать зоны, запрещенные для уборки, или открыть некоторые участки, которые автоматические алгоритмы решили не убирать по той или иной причине. Карта помещения в телефоне позволяет понять, есть ли ошибки в автоматическом распознавании.
Робот-пылесос может строить карту как в режиме 2D, так и 3D. Несмотря на то, что 3D-карта выглядит впечатляюще и технологично, для работы она почти никогда не нужна. Даже если устройство создает 3D-карту, для работы алгоритма уборки оно все равно упрощает ее до 2D. Робот-пылесос не ориентируется как человек, и для навигации ему не нужно понимание высоты. Поскольку робот, как очевидно, работает только в двумерном пространстве, он движется только влево, вправо, назад и вперед. А пространство над ним его почти не интересует (только если очень низкая мебель), поскольку уборку там он не производит. 3D иногда требуется для вспомогательных вычислений и оптимизации алгоритмов уборки, а также она лучше воспринимается пользователями.
Как система навигации робота-пылесоса справляется с лестницами
Если в доме несколько этажей, то лестница для робота-пылесоса может стать основной угрозой. Проблем с лестницей вверх нет – робот воспримет ее как простое препятствие, стену, и не будет пытаться подниматься по ней или таранить ее. А вот если есть лестница вниз, то робот-пылесос может с нее упасть и серьезно повредиться.
При обработке системой навигации лестниц, ведущих вниз, есть одна особенность – не все модели могут достоверно распознать их заранее, даже роботы-пылесосы с построением карты помещения. Поэтому чаще всего обрабатывать их приходится уже во время выполнения алгоритма уборки.
Несмотря на серьезные последствия падения с лестницы, обнаружить и объехать ее робот может легко, даже каких-то сложных технологий для этого не потребуется. В передней части установлен датчик, который сканирует пространство внизу. Если он обнаруживает резкое увеличение высоты под собой, значит, впереди лестница. Тогда робот мгновенно реагирует и останавливается до того, как его колеса пересекут лестницу и упадут. А затем движется в другом направлении. Если робот-пылесос по каким-то причинам все же не обрабатывает лестницу или нужно, чтобы он обходил ее раньше, то это настраивается пользователем на карте помещения.
Когда вы очищаете робот-пылесос от загрязнений, не забывайте обслуживать также и датчики высоты. Они расположены в нижней части, которая часто загрязняется. И если они не работают, робот может упасть с лестницы. Очистку нужно выполнять в соответствии с инструкцией.
Робот-пылесос с навигацией – какой вариант лучше выбрать
Навигация робота-пылесоса влияет на его стоимость. Поэтому при выборе хочется приобрести модель, которая и с задачами справится, и не потребует переплаты. Необходимо, чтобы бюджета хватило на нужные функции. Например, цены на роботы-пылесосы с турбощеткой, функцией мытья пола и управлением через Wi-Fi немного выше. Консультируя наших клиентов, мы подготовили несколько советов о том, кому что лучше подойдет – гироскоп, лидар или камера, в робот-пылесос производители могут установить любой датчик.
Если бюджет ограничен, но есть потребность в других функциях, кроме ориентации, то следует выбирать бюджетную навигацию – гироскоп. Этот вариант оправдает себя, если помещения для уборки имеют простую геометрию; в таких условиях гироскоп будет работать не хуже, чем более дорогие способы навигации.
Но самый распространенный выбор – лидар или ToF-датчик. Такие модели будут немного дороже, но откроют гораздо больше возможностей в навигации. Если вам нужен относительно недорогой робот-пылесос с построением карты помещения, то это ваш выбор. Такие модели хорошо подходят, если форма помещения сложная, могут появляться передвигающиеся препятствия, например, игрушки, много мобильной мебели. Если вы выбираете робот-пылесос с лидаром или без него – разница в цене будет незначительной, а по функциональности вы получите множество преимуществ.
Роботы-пылесосы с камерой обеспечат еще лучшие функции навигации. Но на практике качество уборки не будет сильно отличаться от моделей с более простой навигацией. Преимущество станет заметным в сложных условиях, когда форма помещения нестандартная, а на полу есть множество временных препятствий. Поэтому это отличный вариант, если в доме есть дети или домашние питомцы. Возможность создавать карты помещения также сохраняется. Чтобы доплата за технологичность полностью оправдала себя, выбирать такие модели стоит тогда, когда есть потребность в функции дистанционного видеонаблюдения. Камера пылесоса может легко закрыть эту потребность.
Мы рассмотрели, как ориентируется в пространстве робот-пылесос: лидар или камера, гироскоп или случайные движения – каждый из способов имеет свои плюсы и минусы при определенных условиях. Поэтому важно понимать, как работает та или иная навигация и какой выбор лучше сделать.
