Лидар в вакуумном роботе что это такое и что такое лидар в вакуумном роботе Xiaomi и почему он важен?

Лучший робот-пылесос с лидаром можно выбрать из многочисленных бюджетных и дорогостоящих моделей. Устройства такого типа обладают своими минусами, но имеют и важные преимущества.

Роботы-пылесосы — это современная техника, которая позволяет в автоматическом режиме убирать помещения в доме. Большинство пользователей не знает, как устроена навигационная система этих приборов. В этой статье специалисты Miele рассказывают о системах и сенсорах роботов-пылесосов, которые позволяют им ориентироваться в пространстве и самостоятельно выстраивать маршрут движения.

Узнайте, для чего используется лидар в роботе-пылесосе, и как эта технология повышает эффективность уборки вашего дома или офиса.

Все мы хотим, чтобы наши дома были чистыми и ухоженными, но уборка может быть утомительной и затратной по времени. К счастью, современные технологии приходят на помощь! Одна из них – лидар в роботе-пылесосе. Но для чего же он нужен? В этой статье мы разберемся в деталях и выясним, как лидар в роботе-пылесосе сделает уборку вашего дома максимально эффективной.

Роботы-пылесосы Xiaomi пользуются огромной популярностью благодаря своей инновационной технологии и доступности. Однако, мало кто знает о том, что такое лидар в роботе-пылесосе Xiaomi, и как он повышает эффективность и точность уборки. В этой статье мы подробно разберемся с этой технологией, ее преимуществами и применением в роботе-пылесосе Xiaomi.

Лидар – основы технологии

Лидар (Light Detection and Ranging) – это технология дистанционного замера расстояний и определения формы объектов с помощью лазерного излучения. В роботе-пылесосе Xiaomi лидар используется для того, чтобы определить положение предметов мебели, стен и других препятствий в комнате, а также для составления карты помещения.

Принцип работы лидара

Лидар работает на принципе измерения времени, за которое лазерное излучение возвращается обратно после отражения от объекта. Это время умножается на скорость света, и в результате получаем точное расстояние до объекта. Робот-пылесос с лидаром постоянно сканирует комнату, обновляя данные о расположении препятствий и определяя свое местоположение относительно них.

Что такое лидар и для чего он используется?

Лидар – это сокращение от “Light Detection and Ranging”, что означает “обнаружение и измерение расстояния с помощью света”. Это технология, которая использует лазерные импульсы для измерения расстояний между объектами. В роботе-пылесосе лидар служит для создания детализированной карты помещения и определения местоположения препятствий, чтобы обеспечить более точное и эффективное управление уборкой.

Как работает лидар в роботе-пылесосе?

Нужна ли система лазерной навигации LiDAR роботу-пылесосу? Разбираемся, что это такое и для чего интегрировано в технику.

22 февраля 2023

Умный робот-пылесос должен отвечать высоким требованиям: легко преодолевать препятствия и понимать, где нужна уборка, а куда ему лучше не забираться. Polaris создал пылесос PVCR 3900 IQ Home Panorama Aqua, который обладает лидаром и способен на высокоточную уборку.

Как работает робот-пылесос с лидаром?

Лазерный луч робота направляется на объект и возвращается обратно. В результате гаджет понимает расстояние и формирует карту помещения с точностью до нескольких сантиметров. Система позволяет роботу построить индивидуальный маршрут для ухода за любым помещением. Иными словами, если вы не хотите, чтобы сегодня он делал уборку на кухне, он на нее не заедет.

В чем преимущество лидара?

Благодаря системе лазерной навигации робот-пылесос умеет создавать карту помещения, которая сохраняется в памяти приложения. Пользователь может разделить на зоны сухой и влажной уборки любое помещение, а также ограничить уборку в конкретных зонах. Можно выделить до 10 зон.

Зачем покупать робот-пылесос с лидаром?

Робот-пылесос с лидаром подойдет для владельцев сложных помещений и ценителей тщательной уборки. Кроме того, если вы боитесь оставлять робота во время уборки одного дома, то просто установите недоступные для гаджета зоны.

Функция лазера «съедает» батарею?

Робот оснащен литий-ионной батареей 3200 мАч, которая способна обеспечить площадь уборки 150 кв. м на одной зарядке. Если робот разрядился, то после подзарядки он возобновит уборку с точки остановки.

Справится ли робот с «капризным» полом?

Виброплатформа на эластичных подвесах в насадке для влажной уборки производит круговые движения, благодаря чему очистка пола становится более основательной. Ее можно сравнить с ручной протиркой полов. Виброплатформа значительно повышает качество уборки. Мультициклональность обеспечивает дополнительную мощность робота. HEPA-фильтр убирает мельчайшие частицы пыли. PVCR 3900 IQ Home Panorama Aqua может преодолевать препятствия до 15 мм и способен работать непрерывно до 120 минут.

Как влияет лидар на дистанционные управление?

Робот-пылесос управляется со смартфона через специальное приложение экосистемы IQ Home. Благодаря лидару робот будет выполнять команды с высокой точностью.

В приложении легко установить расписание работы гаджета: назначить день недели, время, режим и интенсивность уборки. Например, можно попросить робот делать сухую уборку ежедневно вечером.

Также в смартфоне хранится статистика для своевременной замены расходных материалов. PVCR 3900 IQ Home Panorama Aqua управляется и со смарт-часов iOS или Android. В таком режиме работы доступны все функции робота-пылесоса, кроме карты.

Роботом-пылесосом удобно пользоваться с помощью голосовых помощников — Алисы или Маруси. Можно установить название робота, а также комнаты, которые узнает помощник, или настроить индивидуальный сценарий. В таком случае просто скажите: «Чарли, начни уборку в шоколадной фабрике!» Кстати, робот и сам умеет отвечать голосом, но эту функцию можно отключить.

Как почистить сенсоры у робота-пылесоса

Загрязненные сенсоры робота-пылесоса могут привести к некорректной работе прибора. Почистить их можно осторожными движениями с помощью сухой ватной палочки. Не используйте воду и чистящие средства.

Для чего нужен лидар в роботах-пылесосах

Любой робот-пылесос оснащается навигационной системой, позволяющей ему ориентироваться в пространстве. Именно благодаря датчикам агрегат справляется с поворотами и перепадами высоты, не сталкивается с мебелью и выбирает оптимальный маршрут для уборки.

Лидар — это лазерный дальномер, сканирующий окружающее пространство. Обычно представляет собой небольшую башню в верхней части приспособления. Пылесосы с лидаром отличаются особенной маневренностью и демонстрируют высокую эффективность.

Как работает лидар в роботах-пылесосах

Принцип работы лидара у робота-пылесоса очень простой. Лазерные датчики непрерывно сканируют пространство во всех направлениях с периодичностью примерно пять раз в секунду. Модуль управления устройства обрабатывает полученную информацию и определяет расстояние до предметов, находящихся в помещении.

Функция лидара в роботе-пылесосе помогает последнему выстраивать карту комнаты, свободно ориентироваться в пространстве и рассчитывать оставшуюся мощность. Система лазерных датчиков позволяет агрегату обходить препятствия и не заезжать в тупики. Также робот может оценивать площадь помещения и соотносить ее с запасами энергии. Если аккумулятор почти разряжен, а комната еще не убрана, пылесос с лидаром автоматически вернется на базу для подзарядки, после чего продолжит чистку.

Лучшие пылесосы с лидаром стоят дороже обычных моделей. Но в использовании они более удобны и практически не требуют контроля со стороны владельца.

Roborock S7

Пылесос обладает повышенной мощностью и справляется не только с пылью на полу, но и с мелким песком. Вместо турбощетки оснащен ребристым валиком, обеспечивающим особенно качественную уборку. Поддерживает сухую и влажную чистку, причем самостоятельно выбирает нужный режим для ламината и для ковров. Швабра робота при уборке вибрирует, за счет чего пылесос справляется с удалением следов животных, пятен от напитков и других загрязнений.

Купить Roborock S7 можно от 44900 рублей

Viomi S9

Мощный пылесос с лидаром хорошо справляется с обработкой гладких полов и ковровых покрытий. Отлично всасывает пыль и мелкую грязь, подходит для устранения шерсти животных. Оснащен современными фильтрами и системой самоочистки, поэтому почти не нуждается в обслуживании.

Цена робота Viomi S9 начинается от 42600 рублей

Hobot Legee 7

Многофункциональный пылесос с двумя виброшвабрами хорошо справляется с сухой уборкой и мытьем пола. Устраняет даже сложные пятна на ламинате или линолеуме. При использовании в сухом режиме ликвидирует не только пыль, но и аллергены. Благодаря лидару способен выстраивать интерактивную карту помещения с разделением на зоны.

Приобрести пылесос Hobot Legee 7 можно от 44900 рублей

Genio Laser L800

Пылесос поставляется вместе с запасными щетками и салфетками, валиком для гладкого пола и контейнером для комплексной уборки. Управляется не только через смартфон, но и при помощи пульта ДУ. Помимо лидара, оснащен гироскопом, многочисленные датчики установлены на бампере. Поддерживает широкую настройку интерактивной карты и хорошо ориентируется в квартире.

Приобрести пылесос Genio Laser L800 можно от 32600 рублей

Roidmi EVE Plus

В обзоре роботов-пылесосов с лидаром 2023 года нужно упомянуть агрегат с функцией самоочистки и плавающей турбощеткой. Модель обладает хорошей производительностью, поддерживает программирование по дням недели. Работает без перерывов до четырех часов.

Внимание! Робот спокойно обрабатывает как светлый пол, так и темные участки, на которых застревают многие пылесосы.

Цена робота с лидаром Roidmi EVE Plus стартует от 34400 рублей

Как работает система позиционирования робота-пылесоса

Сенсоры на корпусе пылесоса позволяют ему позиционировать себя в пространстве помещения и строить маршрут. В зависимости от модели, прибор может быть оснащен следующими датчиками:

В современных моделях роботов-пылесосов выделяют две основные системы навигации — лазерную и визуальную.

Лазерная навигация

Лазерный метод — один из наиболее точных способов навигации. Используется датчик-дальномер, который позволяет определить расстояние до окружающих предметов. Модели роботов-пылесосов с лидаром имеют внешнюю особенность — они оснащены небольшим выступом на верхней части. В нем расположен LDS-датчик, который вращается на 360 градусов с высокой скоростью. Это позволяет постоянно определять позицию пылесоса и измерять расстояние до объектов. Лазерная навигация имеет следующие преимущества:

Роботы-пылесосы, которые оснащены лазерной навигацией, позволяют:

Модели с лидаром имеют следующие недостатки:

Визуальная система навигации

Визуальная система навигации — альтернатива лидару. Камера, установленная в роботе пылесосе, выстраивает карту помещений, сканируя потолок и делая большое количество изображений. На основании этих данных прибор выстраивает оптимальный маршрут. Система имеет следующие преимущества:

Среди недостатков системы визуальной навигации отмечают следующее:

Дополнительным преимуществом моделей с визуальной системой навигации считают возможность наблюдать за уборкой онлайн. Робот-пылесос Miele Scout RX2 можно подключить к домашней системе Wi-Fi и транслировать видео на мобильное устройство. Это также позволяет управлять им удаленно.

Преимущества использования лидара в роботе-пылесосе

Системы безопасности робота-пылесоса позволяют ему:

Для того чтобы ограничить место работы пылесоса, например, не дать ему выехать из комнаты, применяют:

Топ-10 бюджетных роботов-пылесосов с лидаром 2023 года

Найти по-настоящему дешевые роботы-пылесосы с лидаром довольно сложно. Однако на рынке представлено много относительно бюджетных, но качественных моделей.

IBoto Smart L920W Aqua

Пылесос с лидаром для влажной и сухой уборки оснащен боковой щеткой. Качественно чистит помещения по центру и вдоль стен, проходит под некоторые диваны — высота робота составляет 9,6 см. Управлять пылесосом можно при помощи русифицированного приложения, которое позволяет делить квартиру на зоны, назначать нужное количество проходов и запрещенные участки.

Цена робота iBoto Smart стартует от 21700 рублей

Abir X8

Робот с резервуарами для воды и сбора пыли обладает качественной навигацией, выстраивает оптимальный маршрут благодаря лидару. Обеспечивает чистку от пыли, крошек и мелкого песка. Торцевые щетки снабжены защитой от наматывания ниток и волос. Пылесос работает от аккумулятора в течение двух часов.

Внимание! Робот в процессе сухой уборки дополнительно обеззараживает пол при помощи УФ-лампы.

Цена робота с лидаром Abir X8 стартует от 22100 рублей

ILife A10s

Качественный пылесос с лидаром строит интерактивную карту квартиры, может сохранять ее в памяти. Поддерживает зонирование на комнаты, позволяет назначать запрещенные зоны. Управлять устройством можно как при помощи утилиты, так и с пульта. Робот поддерживает регулировку силы всасывания и настройку скорости вращения боковых щеток. Пылесос подходит для сухой и влажной уборки помещения.

Купить пылесос iLife A10s можно от 16700 рублей

Midea M7

Робот с лидаром и циклонным фильтром отличается хорошей мощностью всасывания. Оснащен турбощеткой и двумя боковыми валиками, есть насадка из микрофибры. Пылесос выполняет сухую уборку и мытье полов, работает около трех часов на одном заряде.

Купить пылесос Midea M7 можно от 13500 рублей

Xiaomi MiJia Robot Vacuum Mop P

Недорогой робот-пылесос с лидаром, пылесборником на 550 мл и емкостью для воды свободно передвигается по дому. Оснащен сенсором препятствий, есть защита от падений. В пылесосе можно настроить уборку по расписанию. За счет боковой щетки и турбонасадки особенно эффективно собирает пыль.

Приобрести пылесос Xiaomi MiJia Robot можно от 14200 рублей

Ecovacs Deebot DE55

Робот для сухой уборки и мытья пола функционирует без подзарядки больше 1,5 часов. Поддерживает дополнительные режимы работы — локальный и по периметру. Качественно убирает мелкий мусор. Оттирает большинство пятен от напитков на полу, хотя может не справляться с липкими загрязнениями. По габаритам мало отличается от других моделей и без затруднений проходит под диваны.

Цена робота с лидаром Ecovacs Deebot начинается от 14900 рублей

Doni LDS 901 Z

Компактный и легкий пылесос с лидаром выполняет уборку при помощи турбощетки, боковых валиков и смачиваемой насадки из микрофибры. Оснащен вместительными контейнерами для воды и сбора пыли по 400 мл. Есть защита от падений, робот не упирается в препятствия и поддерживает широкую настройку.

Купить робота Doni LDS можно от 15900 рублей

Roborock S5

Робот с лидаром взаимодействует с голосовым ассистентом, отличается качественной системой навигации. При невысоком энергопотреблении демонстрирует хорошую силу всасывания, подходит для помещений до 250 м2. Есть защита от застревания под мебелью.

Цена робота Roborock S5 начинается от 17000 рублей

Puppyoo R6 Home

Робот работает от аккумулятора в течение четырех часов. Оснащен современным фильтром НЕРА 10. Пылесос уверенно объезжает препятствия и не натыкается на мебель. Под диваны проходит не всегда — выступающий лидар ограничивает возможности робота.

Цена робота Puppyoo стартует от 13900 рублей

Xiaomi MiJia 1S

Модель робота-пылесоса Xiaomi с лидаром, циклонным пылесборником и фильтром НЕРА обладает высотой 9,6 см. агрегат не проходит под шкафы и в узкие щели, но под отдельными предметами интерьера убираться способен. Сохраняет автономность больше двух часов, поддерживает управление как через приложение, так и с пульта.

Приобрести Xiaomi MiJia 1S можно от 20800 рублей

Система ориентации в пространстве

Производители роботов-пылесосов выпускают бюджетные модели, которые оснащены иными системами навигации. Они позволяют прибору ориентироваться в пространстве, делая это менее эффективно, чем лидар или камера:

Система возвращения на базовую станцию

Большинство роботов-пылесосов самостоятельно находят базовую станцию. Для этого они используют инфракрасный датчик приближения. Он определяет, где расположена база, и прокладывает до нее максимально короткий маршрут, избегая столкновений.

Что лучше — робот-пылесос с лидаром или камерой

Робот-пылесос с лидаром, или LDS датчиком, постоянно сканирует объекты окружающего пространства и выстраивает максимально точную карту помещения. Одинаково хорошо ориентируется в доме при свете дня и в темноте.

Роботы с камерой плохо работают при плохом освещении. Кроме того, точность навигации в принципе не такая высокая, как у лазерных моделей. Зато высота корпуса у агрегатов с камерой минимальная, роботы проходят в самые узкие щели.

Внимание! Модели с лазерными датчиками испытывают проблемы со сканированием зеркальных поверхностей.

Если сравнить роботы-пылесосы с лидаром и с камерой, то для чистки пространства под диванами лучше подойдут обычные устройства — они более компактные и реже застревают. Но комплексную уборку просторных помещений качественнее выполняют приспособления с лазерной навигацией, поскольку функциональные возможности у них шире.

Часто задаваемые вопросы о лидаре в роботе-пылесосе

Ответ: Лидар отличается высокой точностью и скоростью измерения расстояний, благодаря чему робот-пылесос с лидаром обеспечивает более эффективную и безопасную уборку по сравнению с моделями, использующими другие технологии навигации, такие как камеры или инфракрасные датчики.

Всегда ли робот-пылесос с лидаром будет лучше моделей без него?

Ответ: Хотя лидар в роботе-пылесосе предлагает множество преимуществ, выбор оптимального робота-пылесоса зависит от ваших потребностей и бюджета. Модели с лидаром могут быть дороже, но они обеспечивают более точную навигацию и эффективную уборку. Если у вас небольшое жилье или вы не готовы тратиться на дополнительные функции, робот-пылесос без лидара может быть более подходящим вариантом.

Насколько надежна технология лидар в роботе-пылесосе?

Ответ: Лидар считается достаточно надежной технологией, однако, как и любое другое устройство, робот-пылесос может столкнуться с техническими проблемами. Регулярная чистка и техническое обслуживание могут помочь продлить срок службы вашего робота-пылесоса.

Как устроено компьютерное зрение?

Время на прочтение

Мы запускаем камеру на смартфоне, наводим на объект и видим маленькую иконку внизу. Смартфон понимает — что именно мы снимаем. Вы когда-нибудь задумывались, как это работает?

Беспилотные автомобили спокойно объезжают машины и тормозят перед пешеходами, камеры видеонаблюдения на улицах распознают наши лица, а пылесосы отмечают на карте, где лежат тапочки — всё это не чудеса. Это происходит прямо сейчас. И всё благодаря компьютерному зрению.

Поэтому сегодня разберем, как работает компьютерное зрение, чем оно отличается от человеческого и чем может быть полезно нам, людям?

Для того чтобы хорошо ориентироваться в пространстве человеку нужны глаза, чтобы видеть, мозг, чтобы эту информацию обрабатывать, и интеллект, чтобы понимать, что ты видишь. С компьютерным или, даже вернее сказать, машинным зрением, такая же история. Для того, чтобы компьютер понял, что он видит, нужно пройти 3 этапа:

Пройдёмся по всем этапам и проверим, как они реализованы. Сегодня мы будем разбираться, как роботы видят этот мир, и поможет нам в этом робот-пылесос, который напичкан современными технологиями компьютерного зрения.

Этап 1. Получение изображения

В начале компьютеру надо что-то увидеть. Для этого нужны разного рода датчики. Насколько много датчиков и насколько они должны быть сложные зависит от задачи. Для простых задач типа детектора движения или распознавания объектов в кадре достаточно простой камеры или даже инфракрасного сенсора.

В нашем пылесосе есть целых две камеры, они находятся спереди. А вот, например, для ориентации в трехмерном пространстве понадобятся дополнительные сенсоры. В частности 3D-сенсор. Тут он тоже есть и расположен сверху. Но что это за сенсор?

LiDAR

Вообще с названиями 3D-сенсоров есть небольшая путаница, одно и тоже часто называют разными словами.

Эта штука сверху — называется LDS или лазерный датчик расстояния, по-английски — Laser Distance Sensor. Подобные датчики вы наверняка могли заметить на крышах беспилотных беспилотных автомобилей. Это не мигалка, это лазерный датчик расстояния, такой же как на роботе пылесосе.

Вот только в мире беспилотников такой сенсор принято называть лидаром — LIDAR — Light Detection and Ranging. Да-да, как в новых iPhone и iPad Pro.

А вот в Android-смартфонах вместо лидаров используется термин ToF-камера: ToF — Time-of-flight.

Но, как ни называй, все эти сенсоры работают по одному принципу. Они испускают свет и замеряет сколько ему понадобится времени, чтобы вернуться обратно. То есть прямо как радар, только вместо радиоволн используется свет.

Есть небольшие нюансы в типах таких сенсоров, но смысл технологии от этого не меняется. Поэтому мне, чисто из-за созвучия с радаром, больше всего нравится название LiDAR, так и будем называть этот сенсор.

Кстати, лидары использует не только в задачах навигации. Благодаря лидарам сейчас происходит настоящая революция в археологии. Археологи сканируют территорию с самолета при помощи лидара, после чего очищают данные ландшафта от деревьев. И это позволяет находить древние города, скрытые от глаз человека!

Также помимо статических лидаров, направленных в одну сторону, бывают вращающиеся лидары, которые позволяют сканировать пространство вокруг себя на 360 градусов. Такие лидары используется в беспилотных автомобилях, ну и в этом роботе-пылесосе.

Еще 8 лет назад такие сенсоры стоили каких-то невероятных денег, под 100 тысяч долларов. А теперь у вас по дому может спокойно ездить маленький беспилотник.

Лидар в пылесосе

Окей, тут лидар используется для построения карты помещения и это не новая история. Такую технологию мы видели еще года 3-4 назад.

Благодаря лидару и построенной карте, пылесос ездит не рандомно как скринсейвер в Windows, стукаясь об углы, а аккуратно проезжая всю площадь (модели без лидаров обычно катаются странно).

Но внутри пылесоса стоит, на секундочку, восьмиядерный Qualcomm Snapdragon 625 (Qualcomm APQ8053), поэтому у него хватает мозгов не только построить карту, но и ориентироваться по ней.

Более того пылесос может хранить в памяти до четырёх карт и распознаёт этажи. Это существенно ускоряет уборку. Потому при переносе с этажа на этаж пылесос это может понять и не тратит время, чтобы построить карту заново.

Также каждую из 4 карт можно поделить на 10 специальных зон. Для которых можно настроить свои параметры уборки: мощность всасывания (до 2500 Па), количество проходов и прочее. А куда-то можно вообще запретить ездить. Можно даже выбирать сухую и влажную уборку для разных зон. Правда для этого не нужно подключать/отключать отдельный резервуар с водой. И всё это стало возможно благодаря лидару.

Тем не менее у технологии есть некоторые недостатки — очень разреженные данные. Пространство сканируется линиями. В больших автомобильных радарах разрешение — от 64 до 128 линий. Плюс ко всему у лидар есть мертвая зона. Если лидар стоит на крыше — то он не видит, что творится в достаточно большом радиусе вокруг него.

Также в роботе-пылесосе лидар тут сканирует пространство всего одним лучом. Поэтому, всё что он видит — это тонкая линия на высоте где-то 9-10 сантиметров от пола. Это позволяет определять где стены и мебель, но он не видит того, что валяется на полу.

Две камеры

Поэтому, чтобы исправить этот недочет лидаров. как в автомобили, так и в пылесосы ставят дополнительные камеры. Тут камеры сразу две, и они обеспечивают стереоскопическое зрение. Да-да, у пылесоса всё как у людей — два глаза.

Две камеры, во-первых, позволяют убрать мертвую зону впереди пылесоса. А во вторых позволяют достаточно точно определять расстояние до валяющихся на полу предметов.

Это позволяет пылесосу обнаруживать предметы размером не менее 5 см в ширину и 3 см в высоту и объезжать их.

Этап 2. Обработка

Итак, мы получили достаточно данных с различных сенсоров. Поэтому переходим ко второму этапу компьютерного зрения — обработке.

Данные с лидара мы получаем в виде трехмерного облака точек, которые фактически не нуждаются в дополнительной обработке.

Как получить стерео с двух камер тоже понятно — высчитывается разница между изображениями снятыми чуть под разным углом и так строится карта глубины. Это несложно.

Но вот совместить данные с разных сенсоров — это нетривиальная задача.

Например, пылесос на полу обнаружил какой-то предмет. Дальше ему нужно понять где именно он находится на карте построенной при помощи лидара. А также нужно предположить какие у него габариты по проекции с одной стороны. То есть нам нужно поместить предмет в некий объёмный куб правильного размера.

Эту задачу можно решить разными способами. Один из способов называется “усеченная пирамида”. Сначала на камере обнаруживаются предметы. Потом эти предметы помещаются в конус, а объем этого конуса вычисляется нейросетью.

Поэтому даже, казалось бы, такая тривиальная задача требует серьёзных вычислений и решается при помощи нейросетей.

А раз мы заговорили про нейросети, значит мы уже немного зашли на 3-й этап компьютерного зрения — анализ.

Этап 3. Анализ

За распознавание, сегментацию и классификацию объектов на изображении в современном мире в основном отвечают нейросети. Мы даже делали подробный ролик о том как это работает, посмотрите.

Если кратко, нейросеть — это такое большое количество уравнений, связанных между собой. Загружая в нейросеть любые данные — ты обязательно получишь какий-то ответ.
Но, например, если постоянно загружать в нейросеть фотографии кошечек, и указать ей, что ответ должен быть — кошка. В какой-то момент, нейросеть перестает ошибаться на обучающей выборке. И тогда ей начинают показывать новые незнакомые изображения и если на них она тоже безошибочно определяет кошек — нейросеть обучена.

Дальше нейросеть оптимизируется для того, чтобы она стала меньше, быстро работала и не жрала много ресурсов. После этого она готова к использованию.

Что-то похожее происходит с нейронными связями в человеческом мозге. Когда мы чему-то учимся или запоминаем, мы повторяем одно и то же действие несколько раз. Нейронные связи в мозге постепенно укрепляются и потом нам это легко даётся!

Например, в данном пылесосе за работу нейросети отвечает встроенный NPU-модуль. Всё-таки внутри Snapdragon, пылесос может себе такое позволить.

Нейронка предобучена определять различные предметы домашнего обихода: игрушки, тапочки, носки, всякие удлинители, зарядки и даже неожиданности от домашних животных.

Распознавание предметов происходит при помощи гугловской библиотеке Tensorflow. Алгоритм самообучается и умнеет от уборки к уборке.

Практика

В нашем роботе-пылесосе технология распознавания называется Reactive AI. Мы протестировали насколько она хорошо работает на практике.

Кайфовая штука, что все найденные предметы пылесос отмечает не карте. Поэтому теперь, я не обещаю, но такое возможно, вы всё-таки обнаружите логово пропавших носков.

Проследить за тем, что видит пылесос всегда можно через фирменное приложение или Mi Home от Xiaomi. Можно даже просто кататься по дому управляя пылесосом слать на него голосовые сообщения. Управлять пылесосом можно также через Google Ассистента или Алису. Всё на русском языке.

С недавних пор бренд начал официально продаётся в России, поэтому устройства полностью локализованные.

Внутри кстати стоит батарейка на 5200 мАч, которая способна выдержать до 3 часов уборки.

Итоги

Ребят, ну вы сами всё видели. Правда, стоит обратить внимание, что пока корректное распознавание предметов работает только если запускать пылесос через специальное приложение. И это нюанс, поскольку оно пока недоступно в Play Market Россия. Но в течение нескольких месяцев оно появится.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Лидар – это технология, используемая в роботе-пылесосе Xiaomi для определения расстояний до объектов и создания карты помещения. Это обеспечивает высокую точность навигации и позволяет оптимизировать уборку.

В чем преимущества использования лидара?

Преимущества лидара включают высокую точность навигации, создание карты помещения, возможность планирования уборки и работу в условиях плохой видимости.

Может ли робот-пылесос с лидаром работать в темноте?

Да, робот-пылесос с лидаром может работать даже в полной темноте, так как лидар не зависит от освещения.

Так ли умны «роботы-пылесосы»? Рассматриваем датчики для навигации

Роботом-пылесосом в доме уже никого не удивить. У кого-то они есть, кто-то хочет приобрести, кто-то считает игрушкой. И производители пользуются этими желаниями, и пытаются продать нам что-то. Именно что-то, потому что маркетинговые отделы компаний из кожи лезут, придумывая завлекательные названия и наделяя несложные решения несуществующими возможностями. Дальше я попытаюсь разложить устройство роботов-пылесосов “по полочкам” и рассказать об их сенсорах.

Но начнем мы с конструкции, потому что это будет объяснять ту или иную форму. По факту почти все домашние роботы-пылесосы это двухколесная тележка с одним или двумя опорными колесами. Форма у 99% моделей круглая. Почему круг, а не квадрат или треугольник? Достаточно посмотреть на вот эти рисунки.

Квадратный пылесос в теории тщательней уберет все углы, так как у нас в большинстве случаев помещения и мебель с прямыми углами, но заехав в угол, он не сможет развернуться, а при движении вдоль стенки так вообще может застрять. С учетом того, что пылесосы убирают “построчно” (это называется алгоритм уборки “зигзаг” и об этом, если вам будет интересно, мы можем поговорить потом), такой робот будет испытывать определенные проблемы с маршрутами. Да, есть производители с “прямоугольным” носом (Hobot, Electrolux и другие), но эволюционно такая форма почти отмерла.

Круглая форма же имеет свои плюсы (двухколесная тележка робота и его симметричная форма позволяет ему разворачиваться на месте) и свои минусы, так как щетки могут не доставать до мусора по углам, а делать их очень длинными тоже проблематично. И даже если производитель заявляет, что у него квадратный корпус, то он будет лукавить (как в случае с моим роботом), так как по факту это будет чуть обтесанный круг.

Круглая форма опять же дает больше места для размещения механизмов и батарей и “по классике” мы имеем спереди робота щетки, посередине отверстие для всасывания мусора и контейнер для него, а сзади саму турбину пылесоса и элементы питания.

И эта форма определяет те датчики и принципы навигации, которые применяются на рынке и именно на примере такой формы мы их и рассмотрим, введя некоторую классификацию.

1. Механизм от игрушки, который хаотично гоняет робота по полу. Никаких датчиков нет.

Игрушечный механизм работает по принципу “повернись, когда упрешься в препятствие”, электроники нет, включать и выключать эту игрушку вам нужно вручную. Ни о каких возможностях построения карты помещения, зонирования, возвращения на базу и других умных вещах говорить не приходится. Стоят эти игрушки от 700 рублей.

Плюсом обычно имеем концевой выключатель присутствия контейнера и датчик переворота “на брюхо”. Эти два датчика в той или иной реализации есть и у более продвинутых моделей.

2. Добавлен ИК датчик нахождения базы (он же центральный датчик приближения) и бампер на концевых выключателях. Энкодеров на колесах нет, ездит робот “от препятствия до препятствия”, возврат на базу по ИК-лучам.

Чуть более сложная конструкция. Ударный бампер есть в той или иной реализации у всех роботов-пылесосов. У кого-то он контактный (то есть стоят концевые выключатели), у кого-то бесконтактный (то есть нет механического перемещения), но без него робот не поймет, что куда-то врезался. А врезаться он будет, потому что различные сенсоры на роботе не всегда могут “охватить” все пространство перед ним, у них есть мертвые зоны и бампер последний шанс робота определить препятствие. Но для некоторых пылесосов это единственная возможность “на ощупь” передвигаться.

Бампер устроен просто: два концевых выключателя и подпружиненная полукруглая пластина. Когда пылесос ударяется в препятствие, в зависимости от его расположения, замыкаются оба выключателя или только слева или справа. И пылесос “понимает”, что врезался во что-то перед собой или сбоку.

Сзади датчиков обычно нет.

Базу же, что недорогие, что более дорогие модели, видят благодаря старым добрым ИК-лучам. Два параллельных луча образуют “рельсы”, на которые наш пылесос пытается “встать” в итоге и приползти к кормушке. Но данный ИК приемопередатчик, состоящий из сдвоенного инфракрасного светодиода и приемника, может выполнять не только функцию нахождения базы, но играть роль бесконтактного датчика препятствий, чтобы робот-пылесос не упирался в стену перед собой.

ИК-сенсор может быть установлен не по центру, а по бокам, но отказываться от проверенной технологии производители не спешат, а еще это позволяет управлять пылесосом с обычного ИК-пульта.

Поэтому производители и рекомендуют оставлять справа и слева от базы по метру-полтора, чтобы был свободный “подъезд” к ней, но мой робот-пылесос спокойно живет в закутке за диваном и находит базу.

4. к. п 3. добавляем энкодеры. Пылесос может точнее отрабатывать свое положение и его повороты уже предсказуемы, а отклонение от прямой линии определяемо. Такой робот будет стараться ездить параллельно линиям своего маршрута и понимать, что повернулся на нужный угол. Мотор-колеса пылесосов снабжаются энкодерами разного типа: щеточными, резистивными, оптическими, на датчиках Холла и т. п. Но цель одна: определить, на какой угол повернулось колесо.

Энкодер также можно поставить только в поддерживающий ролик и определять перемещение по его кручению и повороту. Это позволяет использовать дешевые мотор-редукторы в колесах и упрощает конструкцию, так как оптические датчики энкодера в таком случае просто распаиваются на управляющей плате.

5. к. п. 4 добавляем нижние ИК-датчики уровня. Пылесос перестает падать и может различать высоту (немного, но может). Обычно пункты 4 и 5 делают совместно, так как пылесосы такого уровня уже стоят до десятка тысяч рублей и допускать его падение нежелательно. Минимально (и стандартно) датчиков три: по центру и ближе к бокам и представляют они собой привычные ИК-датчики. В теории наш робот-пылесос можно научить даже ездить по начерченной линии. При наличии такого набора датчиков (п. 3 – п.5) наш пылесос уже можно считать роботом. Он уже сможет построить простейшую карту местности и при следующих прогонах стараться не тыкаться в препятствия.

6. к. п 5 добавляем ИК датчики на бампер не только по центру.

Пылесос теперь не тыкается в препятствия в виде вертикальной стены. Ножки он, конечно, еще не видит, шторы может продолжать жевать, но уже может строить карту препятствий. Пример такого пылесоса Xiaomi Mop Essential. За черной полоской на бампере закреплено дополнительно по окружности по три ИК-датчика (два по центру как мы помним есть у многих моделей) и они позволяют обнаруживать что-то отражающее ИК-лучи раньше, чем сработает ударный “концевик”.

Также у таких моделей уже часто присутствуют компас и гироскоп, что улучшает навигацию. Бампер может быть не ИК или контактным механическим, а ультразвуковым и с датчиком удара по его поверхности (так сделано у моего HomeBot).

Что ИК, что ультразвуковые сенсоры позволяют также определять расстояние до препятствий, но ультразвук позволяет это делать гораздо точнее и у таких моделей играет роль также датчика расстояния.

7. к. п 8 добавляем боковые ИК-датчики в слепые зоны для контроля притирания пылесоса к стене.

Что происходит “сбоку” от пылесоса, он увы может и не увидеть и часто роботы могут начать “тереться” о стену (а иногда могут и обои “подрать”). Поэтому некоторые производители добавляют ИК-сенсоры по бокам робота, если не используют сенсоры по периметру бампера (например, у пылесосов с лидаром).

9. к п.8 добавляем сенсоры построения карты помещения по препятствиям и навигации в пространстве. До данного пункта у нас роботы-пылесосы могли определять препятствия перед собой, отслеживать маршрут по повороту своих колес и даже определять препятствия сбоку или пытаться найти себя по показаниям компаса. Но все это далеко от того, что можно было бы назвать “навигацией”. Да, роботы-пылесосы у нас еще не доросли до применения GPS/GLONASS (да и в помещениях от этих технологий толку часто мало, сигнал глушится, точность не для сантиметровых размеров в квартирах), но хотелось бы, чтобы робот-пылесос не терялся в двух-трех комнатах и старался убираться не хаотично, а последовательно помещение за помещением. Да и алгоритм “зигзаг” не позволяет убирать полностью комнату с хаотично расставленными вещами.

Поэтому производители для ориентации в пространстве ставят на роботы дополнительные датчики, задача которых строить карту помещения и определять, где робот находится в текущий момент, где он уже убрался, а где еще нет. После тестовых прогонов, так как мебель и расположение помещений обычно не меняется, это позволяет роботу-пылесосу уверенно передвигаться и быстрее выполнять уборку, строят оптимальный маршрут.

Данные сенсоры в основном представлены следующими видами: лазерный дальномер (он же LDS, он же лидар), широкоугольная камера с машинным зрением, ToF камера и даже 3D-камера (то есть комбинация ИК-камеры разметки и камеры ее считывания по типу FaceID в айфонах). Возможна комбинация устройств сверху, в передней части, в задней части и снизу (для определения разных типов поверхности).

Пылесосы с лидаром достаточно массово распространены в средне ценовом сегменте, эта технология позволяет строить карту помещения с высокой точностью, но опять же имеет свои минусы: “башня” лидара часто мешает проехать пылесосу под мебель, а ее расположение на верху пылесоса мешает ему замечать низкие препятствия и пылесос в таком случае часто полагается только на ударные датчики бампера. И лидар очень не любит зеркала, и такой робот может “играть” в злобное создание, кидающееся на свое отражение.

Камера имеет также свои плюсы и минусы. Обычно ставится только верхняя камера, которая отлеживает изменения на поверхности потолка (как современная компьютерная мышь) и пытается по ним отслеживать карту изменений. Хоть производители и говорят, что их роботы “видят” в темноте, опыт эксплуатации показывает, что пылесосам с камерой лучше везде включить свет 🙂 У меня как раз пылесос с навигацией по камере.

Дорогие модели сейчас пытаются избавить от лидаров, установив как верхнюю камеру, так и переднюю камеру с датчиком глубины (ToF), чтобы определять расстояние до объектов по времени отражения сигнала. Опять же это ИК-камера, и она обычно замещает передний ИК-датчик базы.

Плюс производители пытаются заигрывать с машинным зрением, 3D и AI, но пока чаще всего это только заигрывания с потребителем и маркетинговые уловки.

Вот такой немного сумбурный обзор, но надеюсь он показывает, что в устройстве роботов-пылесосов с точки зрения датчиков нет ничего сверхъестественного и все, что применяют их конструкторы, проверено временем и эксплуатацией на множестве робототехнических устройств. И часто даже такой простой набор датчиков может быть дополнен отличным софтом навигации и распознавания препятствий и поэтому программная начинка тут немаловажна. Но это уже совсем другая история.

А у вас есть робот-пылесос? И какие датчики есть на нем? Напишите в комментариях об этом, а также можете дополнить мою классификацию.

Преимущества использования лидара в роботе-пылесосе Xiaomi

Благодаря лидару робот-пылесос Xiaomi может определить свое местоположение с высокой точностью, что позволяет ему двигаться более аккуратно и эффективно. Это, в свою очередь, снижает вероятность столкновения с мебелью или иными препятствиями, а также гарантирует тщательную уборку всего помещения.

Составление карты помещения

Одним из главных преимуществ лидара в роботе-пылесосе Xiaomi является возможность создания детализированной карты помещения. Это позволяет оптимизировать маршрут движения робота, обеспечивая более быструю и качественную уборку. Кроме того, пользователь может управлять уборкой через приложение, отслеживая движение робота в режиме реального времени.

Возможность планирования уборки

Использование лидара в роботе-пылесосе Xiaomi позволяет планировать уборку помещений. Вы сможете указать в приложении, какие зоны нужно убирать и в какое время. Таким образом, робот будет работать максимально эффективно, исключая повторную уборку уже очищенных зон.

Работа в условиях плохой видимости

Лидар обладает преимуществом перед камерой при работе в условиях плохой видимости. Робот-пылесос с лидаром может работать даже в полной темноте, не теряя качества уборки и навигации.

Заключение

Лидар в роботе-пылесосе является одной из передовых технологий в области автоматической уборки. Он обеспечивает высокую точность навигации, оптимальное планирование маршрута и улучшенное покрытие поверхностей, что позволяет достичь идеальной чистоты вашего дома или офиса с минимальными усилиями. Однако, перед выбором робота-пылесоса с лидаром, стоит взвесить все плюсы и минусы, а также учесть свой бюджет и потребности.

Теперь, когда вы знаете, для чего используется лидар в роботе-пылесосе, вы сможете сделать осознанный выбор и наслаждаться чистотой и порядком в вашем доме без лишних забот и усилий. Удачи в выборе идеального помощника.

Отзывы о роботах-пылесосах с лидаром

Лавров Иван Михайлович, 35 лет, г. Москва

Пользуюсь роботом Abir X8, устройство удобное, ориентируется в доме намного лучше, чем пылесосы без лидара. Качество чистки меня устраивает, хотя сильно загрязненный пол лучше отмывать шваброй. Но для повседневного устранения пыли агрегат подходит хорошо.

Аксютина Ирина Дмитриевна, 30 лет, г. Самара

Купила пылесос с лидаром Roborock S5 три месяца назад, уборка в доме стала заметно проще. По квартире робот передвигается без особых проблем, перелезает через пороги, не застревает в углах. Правда, на ночь его не оставишь — шумит довольно заметно, мешает спать.

https://youtube.com/watch?v=CBobNfLX500%3Ffeature%3Doembed

Теперь вы знаете, что такое лидар в роботе-пылесосе Xiaomi и какие преимущества он предоставляет. Эта технология значительно повышает эффективность и точность уборки, делая робота-пылесоса незаменимым помощником

Лучший робот-пылесос с лидаром необходимо выбирать по техническим параметрам и отзывам. Желательно, чтобы агрегат отличался хорошей автономностью и позволял широко настраивать карту помещения.